평균 20여 년에 걸친 뇌 변화를 추적한 결과, 경도 인지장애(Mild Cognitive Impairment, MCI) 발생 위험 요인이 발견됐다. 이번 연구는 1995년 당시 평균 55세에 인지 기능이 정상이었던 185명을 대상으로 2023년까지 추적 관찰한 결과다. 1995년 미국 국립보건원(NIH)에서 시작돼, 2015년부터는 존스홉킨스 대학에서 이어받아 연구를 진행했다.
인지장애, 백질 크기와 뇌실 부피 중요
「JAMA Network Open」에 최근 게재된 연구에 따르면 ‘백질 수축률’과 ‘뇌실 확장률’이 높을 경우 MCI의 조기 발병에 영향을 미쳤다. 백질 수축의 경우 86% 더 높은 위험을 보였고, 뇌실 확장은 71% 더 높은 위험을 나타냈다.
뇌의 백질은 뇌 외부에 위치해 있다. 주로 신경섬유로 구성돼 있으며, 정보 전달 및 처리에 중요한 역할을 한다. 신경 신호의 전도를 빠르게 하고, 기억이나 학습, 문제해결 등의 인지 기능을 지원한다. 즉, 백질이 수축할 경우 신경 신호의 전달이 떨어지므로 인지 기능에 영향을 미칠 수 있다.
한편, 뇌실은 뇌의 안쪽에 뇌척수액(CSF)이 채워진 공간을 말한다. 뇌를 물리적 충격으로부터 보호하고, 영양을 공급하며 노폐물을 제거하는 등의 역할을 한다. 하지만 뇌의 공간은 한정적이기 때문에, 뇌실의 부피가 증가한다는 것은 뇌가 손상되거나 축소된다는 것을 의미한다. 뇌실 확장은 신경세포 손상, 백질 감소와 연관이 있기 때문에 인지 기능 저하와 연관된다.
백질 수축과 뇌실 확장은 별개의 개념이 아닌 하나의 과정으로 묶을 수 있다. 백질 크기가 줄어들면 그 빈공간 만큼 뇌실이 확장되기 때문이다. 노화나 퇴행성 질환으로 신경세포가 손상되거나, 신경 섬유의 미엘린 수초가 손상되는 경우, 혹은 혈관 문제로 뇌에 공급되는 혈류가 감소할 경우 백질 수축과 그로 인한 뇌실 확장을 유발할 수 있다.
뇌실 확장을 유발하는 다른 이유들
한편, 뇌실은 다른 원인에 의해서도 확장될 수 있다. 백질 외의 다른 부위에서 손실이 발생했을 때, 또는 뇌척수액의 양이 증가했을 때 뇌실의 부피가 늘어난다. 감염 또는 염증 등이 발생했을 때 면역 반응에 따라 뇌척수액이 증가할 수 있으며, 뇌혈관 손상으로 뇌척수액 흡수가 원활하지 않게 되면서 양이 늘어나는 경우도 있다.
지주막하 뇌출혈 등으로 인한 혈액 유입 역시 뇌척수액의 주된 원인 중 하나다. 뇌는 혈액 공급이 매우 풍부한 기관이다. 따라서 지주막하 뇌출혈이 발생할 경우, 많은 양의 혈액이 지주막하 공간에 유입되면서 뇌척수액의 양을 급격하게 증가시킬 수 있다.
뇌척수액의 양이 늘어나면 이를 수용하기 위해 뇌실의 부피가 늘어난다. 하지만 여기에도 한계가 있기 때문에, 결과적으로는 뇌압이 상승하면서 뇌 전체를 압박하기 때문에 더 큰 후속증상을 일으킬 수 있다.
뇌척수액 속 아밀로이드 단백질 비율
한편, 당뇨를 앓고 있는 경우 MCI로 진행될 위험이 평균 41% 더 높은 것으로 나타났다. 당뇨로 인한 고혈당 상태가 유지될 경우, 뇌에 독성을 미쳐 신경세포 손상을 유발할 수 있다. 또한, 인슐린 투여 및 당뇨 증상 완화 치료 등으로 인해 저혈당이 발생하면, 뇌에서 필요로 하는 에너지원이 부족해지므로 인지기능 저하를 초래할 수 있다.
이외에 당뇨는 체내 만성 염증 상태를 유발해 뇌에 영향을 미칠 수도 있으며, 신경 섬유를 손상시켜 백질이 축소됐을 때와 유사한 악영향을 미칠 수 있다. 당뇨 자체가 아밀로이드 베타 펩타이드(Aβ)의 축적을 촉진할 수도 있다.
또한, 뇌척수액에 포함된 아밀로이드 베타 펩타이드(Aβ)의 비율도 중요하다. Aβ는 알츠하이머 유발과 관련된 단백질로 알려져 있으며, 주로 Aβ 42와 Aβ 40 두 가지 형태로 존재한다. 이 둘의 비율은 알츠하이머의 발병 여부를 판단하는 지표 역할을 한다.
즉, Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 적정 수준 이상을 유지해야만 뇌 건강 및 정상 인지 기능이 유지되고 있는 것으로 본다. 이번 연구에 따르면 Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 정상치보다 낮을 경우 MCI 발병 위험이 48% 더 높은 것으로 나타났다.
‘Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 낮다’는 것은 Aβ 42의 양이 상대적으로 많거나, Aβ 40의 양이 상대적으로 적다는 것을 의미한다. 이는 Aβ 42 축적이 증가하고 있음을 나타낸다. Aβ 42는 보다 더 긴 사슬 구조를 가지고 있어, 아밀로이드 플라크를 형성하는 경향이 더 높다. 즉, 인지장애 및 알츠하이머를 유발할 위험이 크다는 것이다.
인지장애를 유발하는 다양한 지표들
정리하자면 이렇다. 뇌의 백질 수축이 발생할 경우 정상에 비해 MCI 발생 위험이 86% 더 높고, 뇌실 부피 확장이 발생할 경우 71% 더 높다. 당뇨를 앓고 있을 경우 평균 41% 더 높고, 뇌척수액 속 Aβ 42와 Aβ 40 비율이 정상치보다 낮을 경우 48% 더 높은 위험도를 가진다. 당뇨와 Aβ 비율 비정상이 모두 발생했을 경우의 MCI 발생 위험도는 55%로 나타났다.
이는 인지장애 및 퇴행생 뇌질환을 예상할 수 있는 지표가 더욱 다양화되었음을 보여준다. 예방을 위해 어느 포인트에 집중해야 하는지, 어떤 전략을 수립해야 하는지 그 방향성을 제시하는 데도 도움이 될 것이다. 알츠하이머를 비롯한 치매는 일단 발병하면 되돌릴 수 없다. 따라서 그 전단계에 해당하는 MCI부터 예방하거나 발병을 최대한 지연시키기 위한 관리가 필요하다.
이번 장기 연구는 평균 20여 년, 최대 27년 동안의 뇌 변화 과정을 담아내고 있다. 위의 다양한 요소들이 서로 어떻게 영향을 주고받는지, 그리고 뇌에 구체적으로 어떤 문제를 일으키는지를 깊이 있게 이해하는 데 좋은 자료가 될 것이다.
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