사과 껍질과 약초 잎 등에 들어 있는 천연물질 ‘우르솔산’이 뇌 염증으로 떨어진 학습·기억 능력을 개선하는 효과가 동물실험을 통해 확인됐다. 염증으로 인한 인지기능 저하를 완화하는 천연물 기반 후보물질로 활용될 가능성을 제시했다.
한국기초과학지원연구원(원장 박성균, 이하 KBSI)은 오창바이오·환경연구소 권희석 박사·최가영 박사 연구팀이 뇌 염증을 유도한 생쥐에서 천연물질 우르솔산의 학습·기억 능력 개선과 신경세포 보호 작용을 확인했다고 29일 밝혔다.
뇌 염증과 산화 손상은 알츠하이머병 등 인지기능이 저하되는 퇴행성 뇌질환과 밀접하게 관련돼 있다. 뇌를 지키는 면역세포가 지나치게 활성화되면 염증 반응이 커지고, 과도하게 늘어난 활성산소가 신경세포를 손상시켜 학습과 기억에 영향을 줄 수 있다.
우르솔산은 항염증 및 항산화 작용이 알려진 천연물질이다. 그러나 뇌 염증 상황에서 학습·기억 능력의 개선이 신경세포의 구조 및 기능 변화와 어떻게 연관되는지는 충분히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 행동 분석과 생화학·전기생리학적 분석, 전자현미경 관찰을 통해 우르솔산의 효과를 종합적으로 살펴봤다.
먼저 뇌 염증과 인지기능 저하를 유도한 생쥐에게 우르솔산을 투여한 결과, 특정 위치를 기억하고 새로운 물체와 익숙한 물체를 구별하는 등 학습 및 기억 능력이 개선됐다. 연구팀은 이러한 행동 변화와 함께 뇌 속에서는 어떤 변화가 나타나는지 확인하기 위해, 기억 형성에 중요한 뇌 부위인 ‘해마’를 분석했다.
우르솔산 투여군의 해마에서는 뇌 면역세포인 ‘미세아교세포’의 과도한 활성화가 완화되고 염증 관련 물질과 산화 손상이 줄었다. 활성산소를 처리하는 항산화 효소의 활성이 회복됐으며, 기능 분석에서도 학습·기억의 기반이 되는 신경세포 간 신호 전달 강화 기능이 개선됐다.
이어 KBSI가 보유한 투과전자현미경과 연속절편 기반 3차원 재구성 기술을 활용해 신경세포의 미세구조를 살펴봤다. 얇게 자른 뇌 조직을 촬영해 시냅스를 관찰하고, 연속된 단면 이미지를 입체로 복원해 미토콘드리아의 모양과 연결 상태를 분석했다.
그 결과 우르솔산을 투여한 집단에서는 신경세포끼리 정보를 주고받는 연결 부위인 ‘시냅스’의 구조가 잘 보존되고, 미토콘드리아가 잘게 나뉘거나 구슬처럼 이어지는 형태 이상도 줄었다. 특히 바이오초고전압투과전자현미경(Bio-HVEM)을 활용한 3차원 분석을 통해 단면 영상만으로는 파악하기 어려운 미토콘드리아의 입체적인 연결 구조를 확인했다.
▲ 우르솔산 투여에 따른 해마 미토콘드리아 3차원 구조 비교 [사진=KBSI]
이번 연구는 우르솔산의 학습·기억 능력 개선과 함께 염증 및 산화 손상 감소, 시냅스 기능 회복뿐만 아니라 신경세포의 미세구조 보존을 확인했다는 데 큰 의미가 있다. 향후 천연물질을 활용한 신경세포 보호 연구의 기초자료가 될 것으로 기대되며, 동물실험에서 확인한 결과인 만큼 사람에게 적용하기 위해서는 안전성과 효능 등에 대한 추가 연구가 필요하다.
최가영 박사는 "이번 연구는 우르솔산이 뇌 염증 상태에서 신경세포의 구조와 기능을 보호하는 종합적인 메커니즘을 밝혀낸 것"이라고 말했다. 권희석 박사는 "특히 Bio-HVEM을 활용한 3차원 입체 분석을 통해 단면 영상만으로 파악하기 어려운 미토콘드리아의 입체적인 연결 구조와 형태 변화를 직접 확인했다는 점에서 의의가 크다"고 밝혔다.
연구 결과는 천연물·약리 분야 국제학술지 ‘파이토메디신(Phytomedicine)’에 2026년 9월 8일 온라인 게재됐다.
글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com