한국뇌연구원(KBRI, 원장 서판길) 치매연구그룹 김형준 책임연구원, 김재광 선임연구원, 김도근 선임연구원은 경북대학교(총장 홍원화) 생명과학부 김상룡 교수, 김세환 박사와의 협력연구를 통해 ‘알츠하이머병의 신규 병인으로 혈액 유래 단백질인 프로트롬빈 크링글-2(Prothrombin kringle-2)의 역할과 기전’을 규명했다. 
 

▲ (왼쪽부터) 김상룡 교수, 김세환 연구원, 김재광, 김도근 선임연구원, 김형준 책임연구원 (사진출처=한국뇌연구원)

연구결과를 통해 알츠하이머병에서 나타나는 주요 증상들인 과도한 신경염증 발생 및 비정상적인 인지 장애가 뇌혈관장벽 보호를 통한 특정 혈액 유래 단백질인 프로트롬빈 크링글-2(혈액 응고에 관여하는 프로트롬빈 단백질의 구성영역 중 하나)의 대뇌 발현 제어로 크게 개선될 수 있음이 제시되었다. 
 

▲ 연구결과 모식도 (사진출처=한국뇌연구원, 경북대학교)

알츠하이머병의 원인은 다양하게 제시되어지고 있지만 명확한 기전은 아직 불분명한 상태이다. 그러나, 뇌에서 면역반응과 염증반응에 관여하는 대표적 뇌세포인 미세아교세포의 과도한 활성에 의한 신경퇴화 발생은 퇴행성 뇌질환에서 보편적으로 나타나는 핵심 현상 중 하나로 인식된다. 

미세아교세포의 과도한 활성과 함께 뇌혈관장벽의 손상은 알츠하이머병 초기부터 환자 뇌에서 잘 보여지는 현상이다. 
 

▲ 알츠하이머병 및 알츠하이머병 동물모델(5XFAD) 해마에서 프로트롬빈 크링글-2 발현 증가 (사진출처=한국뇌연구원, 경북대학교)

연구팀은 실제 알츠하이머병 환자의 사후 대뇌 해마 뇌조직과 유전자 변이를 통해 유도된 알츠하이머병 동물모델의 대뇌 해마에서 프로트롬빈 크링글-2 단백질의 발현이 크게 증가됨을 처음으로 확인했다. 
 

▲ 알츠하이머병 동물모델에서 프로트롬빈 크링글-2 뇌 내 유입 억제를 통한 해마 신경시스템 보호 효과 (사진출처=한국뇌연구원, 경북대학교)

또한, 알츠하이머병 동물모델에서 뇌혈관장벽 보호는 프로트롬빈 크링글-2의 뇌 내 유입을 억제하여 알츠하이머병 동물모델에서 보여 지는 과도한 신경염증과 해마 신경세포 손상과 연관된 인지장애를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 
 

▲ 알츠하이머병 동물모델에서 프로트롬빈 크링글-2 생성 저해를 통한 해마 신경시스템 보호 효과 (사진출처=한국뇌연구원, 경북대학교)

연구팀은 “알츠하이머병의 중요한 병인으로 연관될 수 있는 뇌혈관장벽 손상의 의미와 함께 뇌혈관장벽 손상 시 대뇌 신경시스템 장애를 일으키는 핵심적인 혈액 유래 단백질로 프로트롬빈 크링글-2의 가능성을 처음으로 보여주었다. 그리고 해당 단백질의 직, 간접적 대뇌 발현 억제가 실제 알츠하이머병 예방과 병증 개선에 크게 도움이 될 수 있는 가능성을 보여 준다”라고 설명했다.  

한편, 이번 연구의 성과는 약리학 및 약학 분야 우수 국제학술지인 ‘브리티쉬 저널 오브 파마콜로지(British Journal of Pharmacology; IF 8.739; JCR 상위 5% 이내)’에 10월 24일 게재(온라인)되었으며, 한국보건산업진흥원과 한국연구재단의 지원으로 연구가 진행되었다.  

글. 김효정 기자 needhj@naver.com | 사진 및 자료출처 = 한국뇌연구원, 경북대학교