인지장애증 치매는 치료에 많은 시간과 경제적 부담이 요구된다. 한 사람이 앓더라도 가정, 사회적인 문제를 일으켜 21세기 인류가 당면할 최대의 보건문제로 등장하고 있다. 최근 우리나라는 경제협력개발기구(OECD) 국가 중 1위라는 급속한 인구고령화로 알츠하이머성 치매가 늘고 있다. 게다가 우리사회에 만연화한 과도한 음주에서 비롯된 알코올성 치매 또한 급격하게 증가하는 추세다. 치매 예방과 치료에 연구를 많이 해야 할 때이다.
국내 연구진이 에탄올성 치매 치료에 효과가 큰 고기능성 천연물질을 발굴하는 데 성공했다. 경상대학교 김명옥 교수 팀이 이끄는 치매제어 기술개발융합연구단은 부작용이 없으며 혈액-뇌 장벽 통과가 용이한 고기능성 천연 추출물인 안토시아닌을 이용, 에탄올성 치매를 효과적으로 치료 및 개선할 수 있는 메커니즘을 구축하였으며, 이를 적용해 관련 분야 치료제 개발 등의 원천기술 확보가 가능할 것으로 예측된다고 21일 밝혔다.
▲ 에탄올성 치매에 대한 안토시아닌의 GABAB 수용체를 통한 신경세포 보호 기작뇌 해마부위에 장기간 유도된 에탄올은 GABAB 수용체를 통해 세포 내 활성산소종과 칼슘이온의 농도를 증가시켜 신경세포사멸을 유도하는 단백질의 활성과 발현을 증가시킨다. 이는 신경세포를 죽음에 이르게 할 뿐만 아니라 신경세포 간 시냅스의 연결을 끊어 바깥으로부터 받은 정보의 전달을 차단하기 때문에 에탄올성 치매를 유도한다. 천연추출물인 안토시아닌은 GABAB 수용체와 관련된 신호전달의 증가를 억제하여 신경세포의 손실을 막아 줄 뿐만 아니라 시냅스의 연결을 강화한다. <자료=미래과학창조부>.
김 교수 팀은 에탄올로 유도된 해마부위 신경세포사멸이 안토시아닌에 의해 억제될 때, gamma-aminobutyric acid B 수용체(GABAB 수용체) 및 그 하류 시냅스 신호전달을 조절하여 신경세포를 보호함으로써 뇌기능을 조절한다는 것을 밝혀냈다.
에탄올성 치매에 대한 안토시아닌의 신경세포사멸 보호 기작이 GABAB 수용체 신경세포내 시냅스 신호전달에 의해 조절된다는 점을 세계 최초로 밝혀, 향후 부작용이 없는 뇌기능 조절에 의한 신경세포 보호물질 개발 및 치매제어에 활용할 수 있는 길을 열게 되었다.
김 교수 팀은 임신 17.5일 된 흰쥐 태아 뇌에서 에탄올로 유도된 해마부위 신경세포사멸이 안토시아닌에 의해 억제될 때, GABAB 수용체 및 그 하류 시냅스 신호전달을 조절하여 신경세포를 보호함으로써 뇌기능을 조절하는 것을 밝혀냈다.
해마신경세포를 초대배양하여 에탄올을 처리하였을 때, 예정세포사멸 신호 단백질인 Bax, Caspase-3, PARP-1의 발현이 증가되고, 신경세포 사멸 억제 신호 단백질인 Bcl-2의 발현이 증가되었으나, 안토시아닌 처리에 의해 회복되었다.
에탄올 처리에 의해 GABAB 수용체 및 그 하류 신호전달 단백질인 protein kinase A(PKA), calcium/calmodulin-의존 인산화 단백질 II(CAMKII), phosphorylated cAMP response element binding protein(p-CREB)의 발현양이 증가 또는 감소되었으나, 안토시아닌 처리에 의해 회복 및 뇌기능이 조절됐다.
에탄올은 세포 내 칼슘이온 농도를 증가시키고 미토콘드리아 막전압을 붕괴시켰으나, 안토시아닌은 GABAB 수용체가 정상적으로 존재할 경우 신경세포사멸을 억제하였다. 안토시아닌은 항산화 성분중 가장 강력한 플라보노이드계 색소로서 뇌 속의 활성산소를 제거하고, 아세틸콜린의 감소를 막아 신경세포의 노화를 방지해 주므로 치매예방 및 치료 효과가 있을 것으로 보인다.
이 연구는 'Molecular Neurobiology’ 온라인 5월 최신판에 ‘에탄올에 의해 유도된 태아 해마 신경세포사멸에서 안토시아닌의 GABAB 수용체 신호전달 과정을 통한 신경세포보호(Anthocyanins protect against ethanol-induced neuronal apoptosis via GABAB receptors intracellular signaling in prenatal rat hippocampal neurons)’라는 제목의 논문으로 게재됐다.
동안 뇌신경과학 분야에선 기초에서 벗어나 응용성 및 실용화가 가미된 연구 성과가 도출된 사례가 드물었다. 또 그 성과가 세계적으로 권위 있는 학술지에 게재된다는 되는 것도 극히 이례적인데 이번 연구를 두 가지 모두 이루었다.
이 과제 관련 천연 안토시아닌의 치매제어 관련 기술(뇌기능조절물질, 신경장애제어)은 국내 특허 출원 및 등록, 유럽 등 국제 PCT 출원과 미국 특허 출원을 마친 상태이다. 이 연구는 미래창조과학부 (장관 최문기) '미래유망융합기술 파이오니어사업'의 지원을 받았다.
이 연구를 주도한 경상대학교 김명옥 교수는 "이번에 발표된 연구성과는 논문 및 특허 등록에만 국한되는 것이 아니라 치매치료 및 개선물질로 활용될 수 있는 중요한 성과가 될 것"이라고 밝혔다.
글. 정유철 기자 npns@naver.com