뇌는 우리 몸에서 운동과 감각, 언어, 기억 등의 다양한 기능을 담당하는 기관으로 풍부한 혈관 조직을 가지고 있다. 특히 뇌에는 ‘뇌혈관장벽(Blood-brain barrier)’이라는 구조가 있어 복잡한 혈관 조직을 보호하고 있으며 뇌에 독성물질이 침투하는 것을 막아준다. 즉 뇌 건강을 유지하기 위해서는 뇌혈관장벽이 튼튼해야 하는데, 최근 뇌과 학연구소는 감귤류 과일에서 추출한 천연물과 뇌혈관장벽의 연관성을 확인했다.

뇌의 기능과 뇌혈관장벽

뇌는 생각하고 기억하고 몸이 움직이도록 명령하는 기관으로 우리 몸에서 가장 중요한 장기라고 할 수 있다. 보통의 장기는 뼈, 근육, 피부로 둘러싸여 보호받고 있는 가운데, 중요한 기능을 담당하고 있는 뇌는 어떻게 보호받고 있을까? 뇌혈관은 다른 말초 혈관과 달리 ‘뇌혈관장벽’이라고 하는 특이한 구조를 가지고 있다. 외부 바이러스, 박테리아 또는 독성물질(농약, 유해물질 등)이 뇌로 무분별하게 침투하는 것을 막아 뇌가 쉽게 감염이나 신경세포 손상되는 것에 노출되지 않도록 한다. 어떻게 뇌혈관장벽이 뇌 조직으로의 무분별한 침투를 막을 수 있을까? 뇌혈관장벽은 혈관내피세포 사이에 밀착연접(Tight junction)에 의해 연결되어 영양소 등 에너지원을 특정 운반 통로를 통해 뇌 조직으로 옮기고, 외부 독성물질의 침투를 방어하여 뇌의 건강을 지킨다. 하지만 뇌혈관장벽이 망가지면 외부 독성물질, 말초 염증세포들이 뇌 조직으로 침투하여 신경세포의 손상을 유발하고 결국은 뇌의 기능에 문제가 생긴다.

뇌혈관장벽 보호와 천연물의 연관성

뇌혈관장벽 붕괴는 뇌졸중, 뇌출혈과 같은 뇌질환에서 쉽게 관찰되지만, 현재 뇌혈관장벽을 보호 및 강화할 수 있는 치료제는 거의 없다. 뇌혈관장벽을 이루는 혈관내피세포는 다른 장기의 혈관내피세포보다 미토콘드리아가 5배 정도 많고, 뇌졸중, 뇌출혈에서 혈액 순환이 막혀 유발되는 산소 결핍과 과다한 활성산소 발생으로 미토콘드리아 손상을 발생시킨다. 우리는 이 사실에 초점을 맞추어 뇌혈관장벽을 강화 및 보호할 수 있는 물질을 천연물에서 찾았다. 아우랍텐(Auraptene)은 감귤류 과일에서 추출된 천연물로 항산화 효소 생성을 유도해 활성산소를 제거한다고 알려져 있다. 뇌혈관내피세포주를 이용해서 아우랍텐의 효능을 관찰한 결과, 아우랍텐 처리로 밀착연접의 발현이 증가함을 관찰하여 뇌혈관장벽 강화 가능성을 보았다. 또한 뇌졸중 환경 을 유사하게 만든 산소-포도당 결핍 상태에서 감소하는 밀착연접이 아우랍텐의 전처리 의해 보호되는 것을 보았으며, 뇌졸중 마우스 모델에서 나타나는 뇌경색 부위가 아우랍텐의 주입으로 감소하는 것을 관찰하였다. 이를 통해 아우랍텐의 뇌혈관장벽 보호 효과를 관찰하였고, 이는 미토콘드리아 기능 유지에 관여하는 미토콘드리아 미접힘 반응 유전자와 항산화 효소 유전자의 발현 증가로 나타남을 밝혔다. 추후 새로운 뇌혈관장벽 강화 메커니즘 연구를 진행하여 뇌혈관장벽의 보호 방법을 발견하고 뇌혈관질환 치료에 기여할 것으로 기대된다.