충남대학교 의과대학

#의과학연구보고서

뇌의 첫 번째
보디가드,
뇌혈관장벽의
중요성

충남대학교 의과대학 :
생화학교실 이민정 박사과정,
허준영 교수, 권기량 교수

우리 몸에서 자존감이 가장 높은 장기를 꼽으라면 단연코 뇌이다. 직접 몸을 여기 저기 눌러 보면 알겠지만 대부분이 가장 안쪽 깊숙이 뼈가 있고 그 위에 근육이 있거나 뼈를 중심으로 장기들이 자리를 잡고 있다. 하지만 뇌는 머리뼈로 단단하게 둘러싸여 있어 스스로 강한 보디가드를 두고 있는 모양새다. 비슷하게 우리 몸을 순환하는 혈액 역시도 바로 뇌로 들어가지 못하고 첫 번째 보디가드인 뇌혈관장벽(Blood-brain barrier)에 의해 한 번 감시를 받는다.

연구배경
우리 몸은 안과 밖으로 어떻게든 뇌를 보호하려고 노력하고 있다. 머리뼈가 부서질 정도의 충격을 받으면 뇌를 구성하는 신경세포가 손상이 될 거라는 건 쉽게 예상할 수 있다. 그렇다면 뇌혈관장벽이 뚫리면 어떻게 될까?
뇌혈관장벽은 혈액에 침범할 수 있는 외부 병원체(바이러스, 박테리아 등), 독성물질(유해화학물질, 환경호르몬, 농약 등)의 뇌 침투를 제한함으로써 뇌를 보호하는 기능을 한다. 장벽이 망가지는 경우 독성물질 및 염증세포들이 뇌조직으로 쉽게 들어가 신경세포의 손상을 유발하고 이는 잘 알려진 뇌척수염의 원인이 된다. 하지만 안타깝게도 망가진 뇌혈관 장벽을 직접적으로 치료할 수 있는 방법은 거의 없고 망가지는 이유 역시 아직 불분명하다. 뇌혈관은 어떻게 해서 뇌조직으로의 침투를 막을 수 있을까?

연구내용
뇌혈관장벽은 다른 장기의 혈관과 다르게 밀착연접(tight junction)에 의해 연결되어 있고 성상세포, 혈관내피세포의 두층으로 구성되어 있다. 포도당과 같은 에너지원을 운반하기 위한 특정 통로가 있어 에너지원은 받고 독성물질을 방어하여 뇌 건강을 유지한다.
또한 뇌혈관장벽을 이루는 혈관내피세포는 다른 장기의 혈관내피세포보다 5배 정도 많은 미토콘드리아를 가지고 있다. 미토콘드리아는 세포가 정상적으로 유지되고 살아가는 데 필요한 에너지원, ATP를 공급하는데 이 에너지원은 뇌혈관장벽의 혈관내피세포 밀착연접의 유지를 위해 필수적이다. 우리 연구실에서 뇌혈관장벽의 혈관내피세포 미토콘드리아 기능을 떨어뜨렸더니 뇌척수염과 비슷한 증상을 보이는 마우스 모델을 관찰하였고 이를 독보적으로 인정받아 특허 출원 및 등록을 하였다.

연구결과 및 기대효과
이 마우스 모델은 혈관내피세포의 밀착연접 감소로 뇌혈관장벽이 붕괴되어 말초 염증세포가 뇌조직으로 들어오는 증상을 보였고 현재 논문을 투고할 준비단계에 있다. 본 연구진은 이 모델을 이용하여 미토콘드리아를 표적으로 하는 치료제 스크리닝 연구를 진행할 예정이고, 추후 뇌를 보호하는 가장 강력한 뇌혈관장벽의 유지 방법 발견 및 치료에 기여할 것으로 기대한다. 사진

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