별아교세포가 흥분성 시냅스 과도하게 제거
국내 연구진이 어린시절 방임이나 학대 등을 겪은 사람이 성인이 됐을 때 조현병이나 우울증같은 정신질환이 발현되는 원인을 세계 최초로 밝혀냈다.
한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 정원석 교수연구팀은 아동학대나 방임 등 아동기 스트레스로 인해 발병되는 정신질환이 별아교세포의 과도한 시냅스 제거에서 비롯된다는 사실을 최초로 규명했다고 1일 밝혔다.
아동기 극심한 스트레스 상황을 겪게 되면 성인으로 성장하는 과정동안 뇌신경 회로망 및 기능이 크게 변화돼 조현병 및 우울증과 같은 정신질환이 발생할 수 있다. 하지만 현재까지 아동기 스트레스에 따른 정신질환의 원인과 그 제어 방법에 대해서는 정확히 알려진 바가 없다.
이에 연구팀은 뇌에서 면역기능을 담당하는 별아교세포가 스트레스 호르몬에 반응해 과도하게 흥분성 시냅스를 제거하는 현상이 아동학대 및 방임에 따른 정신질환 발병의 주요 원인이라는 사실을 규명했다. 과도한 스트레스가 다양한 정신질환의 원인이 된다는 것은 임상적으로 알려져 있었지만, 그 정확한 발병 기전은 알려지지 않았기 때문에 이번 연구는 스트레스로 인한 정신질환의 예방 및 치료에 크게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 미국식품의약국(FDA)에서 승인된 임상 약물 스크리닝을 진행해 별아교세포의 포식작용(외부물질을 잡아먹어 제거하는 역할)을 조절하는 새로운 기작을 발굴했다. 그 결과 연구팀은 스트레스 호르몬이라 불리는 합성 글루코코르티코이드(synthetic glucocorticoid)가 별아교세포의 포식 작용을 비정상적으로 크게 높이는 것을 발견했다.
글루코코르티코이드는 당대사, 항염증 등 생명 유지에 필요한 역할을 하는 한편 스트레스와 같은 외부 자극에 의해 분비돼 신체가 대응할 수 있도록 한다. 하지만 만성 스트레스로 인해 글루코코르티코이드에 과도하게 장기간 노출되면 우울증, 인지장애, 불안 증세 등 다양한 정신질환이 발병할 수 있다.
연구팀은 아동기 사회성 결핍(early social deprivation) 생쥐 모델을 활용해 스트레스 호르몬이 별아교세포의 글루코코르티코이드 수용체(glucocorticoid receptor; GR)와 결합해 별아교세포의 포식작용에 중요한 역할을 하는 MERTK(Mer Tyrosine Kinase)라는 수용체의 발현을 크게 증가시킴을 알아냈다. 별아교세포는 늘어난 MERTK를 통해 대뇌 피질에 있는 특정 신경 세포의 흥분성 시냅스를 감소시키고, 이로 인해 신경 회로망이 비정상적으로 형성돼 성인기 사회성 결핍과 우울증 등 복합적인 행동이상으로 이어진다는 것이다.
뿐만 아니라 별아교세포와 함께 뇌 면역기능에 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려진 미세아교세포는 아동기 사회성 결핍 쥐 모델에서의 시냅스 제거에는 전혀 참여하고 있지 않는 것으로 나타났다. 이는 아동기 스트레스 상황에서 미세아교세포가 아닌 별아교세포가 특이적으로 스트레스 호르몬에 반응해 뇌의 환경을 조절하고 있음을 뜻하는 셈이다.
연구팀은 인간 만능 유도 줄기세포에서 유래한 뇌 오가노이드에서도 스트레스 호르몬에 의해 별아교세포의 글루코코르티코이드 수용체와 포식 수용체가 모두 활성화되고별아교세포가 흥분성 시냅스를 과도하게 제거함을 확인했다고 밝혔다. 스트레스 반응에 대한 쥐와 인간의 시냅스 조절 메커니즘이 같음을 보임으로써, 연구팀은 이번 발견이 인간의 정신질환 치료에도 응용될 수 있음을 제시했다.
정원석 교수는 "지금까지 아동기 스트레스와 뇌 질환 발병의 메커니즘은 잘 밝혀져 있지 않았지만, 이번 연구를 통해 과도한 별아교세포의 포식 작용이 정신질환 발병에 있어 중요한 원인이 될 수 있음을 최초로 증명했다"며 "추후 다양한 뇌 질환의 이해와 치료에 있어서 별아교세포의 면역기능 조절이 근본적인 타겟으로 응용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 면역관련 국제학술지인 '이뮤니티'(Immunity)에 게재됐다.
Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.
