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- 만성 외상성 뇌병증(CTE)은 뇌의 신경퇴행성 질환
- 미식축구, 축구, 아이스하키, 럭비, 복싱과 같이 강한 힘으로 충돌하는 접촉 스포츠에 참여하는 젊은이들에게 종종 발생
- 반복적인 머리 충격으로 인지 및 운동 장애 포함한 파킨슨병과 유사한 CTE 증상 보여
- 젊은 운동선수들은 정면충돌 피하고 머리 부상 후 휴식 필요,

미식축구 선수에게 두부 충격이 미치는 영향
반복적인 두부 외상은 젊은 운동선수의 뇌세포를 손상시킨다.

치매 위험이 있는 스포츠:
미식축구와 같은 접촉 스포츠는 반복적인 두부 충격을 수반한다. 한 연구에 따르면 이는 운동선수의 뇌에 만성 염증을 유발할 수 있다. 결과적으로 많은 신경 세포가 죽고 신경퇴행성 치매 질환인 CTE가 발생한다. 따라서 연구팀은 "Nature"에 스포츠 관련 뇌 손상을 심각하게 받아들이고 가능한 한 피해야 한다고 기술했다. 

▲ 축구나 다른 신체 접촉이 있는 스포츠는 종종 뇌 손상을 일으키는 머리 충격이 수반된다. pixabay

만성 외상성 뇌병증(CTE)은 뇌의 신경퇴행성 질환으로, 더 구체적으로는 희귀한 형태의 치매다. 미식축구, 축구, 아이스하키, 럭비, 복싱과 같이 강한 힘으로 충돌하는 접촉 스포츠에 참여하는 젊은이들에게 종종 발생한다. 이들은 수년에 걸쳐 수백, 심지어 수천 번의 두부 충격을 견뎌낼 수 있다.

알츠하이머병과의 유사점

반복적인 머리 충격으로 인해 운동선수들은 인지 및 운동 장애를 포함한 알츠하이머병 및 파킨슨병과 유사한 CTE 증상을 보일 수 있으며, 시간이 지남에 따라 악화되는 행동 및 성격 변화도 나타난다. 이러한 증상의 유발 요인은 아직 부분적으로만 알려져 있다. 한 가지 요인은 타우 단백질인데, 이는 알츠하이머병과 유사하게 특정 뇌 영역에 뭉쳐 축적되는 것으로, 사망자 부검 결과에서 나타났다.

그러나 현재로서는 생전에 이러한 단백질 플라크를 진단하고 질병의 조기 경고 신호로 활용할 수 있는 방법이 없다. 더욱이, 일부 환자들은 사후에 타우 단백질 플라크가 발견되지 않고도 초기 CTE 증상을 보이기도 한다. 이는 이 질병의 초기 증상이 플라크 이외의 뇌 변화로 인해 발생할 수 있음을 시사한다.

운동선수의 뇌에서는 어떤 일이 일어날까?

보스턴 대학교의 모건 버틀러가 이끄는 연구진은 이러한 요인들을 더욱 자세히 조사했다. 이를 위해 연구진은 25세에서 51세 사이에 사망한 남성 28명의 보존된 뇌 조직을 분석했다. 여기에는 두부 외상 병력이 없고 접촉 스포츠에 참여하지 않은 대조군 8명이 포함되었다. 나머지 실험 대상자들은 미식축구 또는 축구를 했다. 그중 9명은 뇌에 타우 단백질 축적 징후가 없었고, 11명은 이러한 플라크를 기반으로 초기 CTE 진단을 받았다.

▲ a, 실험 진행과정. BioRender에서 생성된 이미지. Cherry, J. (2025) https://BioRender.com/5kj3gsd. 워크플로는 각 샘플에 대해 한 번씩 실행되었다. FACS, 형광 활성화 세포 분류; GEM, 에멀젼 젤 비드. b, 배외측 전두엽 피질의 고랑 깊이에 대한 AT8 면역조직화학염색. 점선은 회백질-백질(WM) 경계면을 나타낸다. 스케일 바, 100μm. c, 세포 유형 마커 발현을 기반으로 세포 유형별로 표지된 모든 공여자의 핵에 대한 균일 다양체 근사 및 투영(UMAP) 분석. OPC, 희소돌기아교세포 전구세포. d, c에서 세포 유형 클러스터에 따른 세포 유형 마커 발현. Astro, 성상세포; Endo, 내피세포; Exc, 흥분성 뉴런; Inh, 억제성 뉴런; Micro, 미세아교세포; Oligo, 희소돌기아교세포. e, 세포 유형 클러스터 내 병리학적 그룹 분획의 누적 막대 그래프. f, 병리학적 그룹별로 색칠된 세포 유형 수의 누적 막대 그래프. (출처:(출처:Published: 17 September 2025 / Repeated head trauma causes neuron loss and inflammation in young athletes / nature)

축구 선수는 더 큰 뇌 손상을 보였다.

결과에 따르면, 이전에 접촉 스포츠를 했던 모든 선수는 두부 외상 병력이 없는 실험 대상자들보다 혈관 손상, 내피세포 및 미세아교세포 염증, 시냅스 결함, 그리고 뇌 신경 세포 수가 더 많았다. 놀랍게도, 신경과학자들은 영향을 받은 사람들에게 타우 단백질 축적 여부와 관계없이 이러한 유형의 신경 세포 손실을 관찰했다. 이는 신경 세포 손실이 플라크와 독립적으로 더 일찍 발생함을 시사한다.

전반적으로 운동선수들의 뉴런은 56% 더 적었으며, 특히 뇌의 고랑(sulci) 내부 또는 근처에 위치한 대뇌피질 2층과 3층의 뉴런이 더 적었다. 이 층들은 머리 충격 시 가장 큰 기계적 스트레스에 노출된다. 이 층들의 뉴런은 기분과 스트레스 처리에도 중요한 것으로 여겨지며, 알츠하이머병이나 정신 질환과 같은 다른 질병과도 관련이 있는 것으로 알려져 있다.

버틀러와 동료들은 또한 피험자들이 축구를 활발하게 한 기간이 길수록 뇌에 염증성 미세아교세포가 더 많이 존재하며, 미세아교세포와 내피세포가 서로 소통하는 신호 전달 경로가 존재한다는 사실을 발견했다. 연구팀은 이러한 면역 세포가 관찰된 염증과 혈관 및 뉴런 손상의 원인일 수 있다고 추정한다.

기존보다 빠른 뇌 손상

이번 연구 결과는 접촉 스포츠로 인한 반복적인 두부 외상이 운동선수의 뇌를 영구적으로 변화시키고 손상시킬 수 있음을 보여준다. 연구팀은 "빠른 속도로 여러 차례 두부 외상을 입으면 이미 염증이 생긴 뇌가 다시 활성화되어 뇌가 완전히 회복되지 못할 수 있다"고 기술했다.

▲ e, in situ hybridization을 통해 얻은 CUX2+LAMP5+ 세포의 대표적 밀도 열 지도. 실선 화살표는 피질 고랑의 깊이를 나타냅니다. 빨간색은 높은 세포 밀도를, 파란색은 낮은 세포 밀도를 나타냅니다. 스케일 바, 1mm. (출처:Published: 17 September 2025 / Repeated head trauma causes neuron loss and inflammation in young athletes / nature)

염증은 만성화돼

이러한 손상은 타우 단백질이 축적되기 수년 전인 만성 외상성 뇌병증의 초기 증상에 영향을 미칠 수도 있다. "이러한 결과는 반복적인 두부 충격이 우리가 생각했던 것보다 훨씬 일찍 뇌 손상을 유발한다는 것을 시사한다"고 보스턴 대학교의 수석 저자인 조너선 체리는 말했다.

머리 충격 피하기

이러한 지식을 바탕으로 이 신경퇴행성 질환에 대한 새로운 진단 및 치료 접근법을 모색할 수 있게 되었다. 하지만 이를 위해서는 더 많은 환자 집단이 필요할 것이다.

그때까지 젊은 운동선수들은 정면충돌을 피하고 머리 부상 후 휴식을 취하여 뇌가 회복될 수 있도록 함으로써 잠재적인 뇌 손상으로부터 자신을 보호해야 한다고 연구팀은 경고했다. 공동 저자인 보스턴 대학교의 앤 맥키는 "이번 연구 결과는 유소년, 고등학교, 대학팀을 포함한 모든 리그의 접촉 스포츠에서 머리 충격을 줄이기 위한 행동 촉구의 계기가 될 것이다"고 덧붙였다.

참고: Nature, 2025; doi: 10.1038/s41586-025-09534-6
출처: Nature, 보스턴 대학교 의과대학

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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