여의도성모병원 뇌건강센터 임현국 교수(왼쪽)와 서울성모병원 정신건강의학과 김동우 교수. 사진 제공=여의도성모병원치매의 대표 유형인 알츠하이머병의 고위험 유전자와 베타 아밀로이드 단백질 침착 정도 사이의 상호 병리기전을 국내 연구진이 처음 밝혀냈다. 아포이4(APOE4) 유전자 유무에 따라 베타 아밀로이드 단백질 침착 정도가 뇌기능 및 인지 변화에 미치는 영향이 달라진다는 사실이 규명되면서 초기 치매 치료의 실마리가 될 것으로 기대된다.
가톨릭대학교 여의도성모병원 뇌건강센터 임현국 교수와 서울성모병원 정신건강의학과 강동우 교수 연구팀은 베타 아밀로이드 단백질 축적 정도를 역치 미만과 이상으로 분류한 뒤 침착 정도에 따른 뇌기능 및 인지 변화가 아포이4(APOE4) 유전자 유무에 따라 유의미하게 달라지는 것을 확인했다고 2일 밝혔다.
연구팀은 정상 인지기능 범주에 있는 고령 환자 182명을 모집한 다음 역치 이상의 베타 아밀로이드 단백질 보유 그룹(72명)과 역치 미만 보유 그룹(110명)으로 분류하고, 베타 아밀로이드 단백질 침착 정도와 휴지기 뇌신경망의 기능적 연결성 및 산발성 알츠하이머병의 고위험 유전자인 아포이4 유전자 유무를 평가했다. 또한 인지기능 변화에 관여하는 주요 뇌신경망을 추출하고 신경망 내(intra-network) 연결성과 신경망 간(inter-network) 연결성에 대해 분석했다.
베타 아밀로이드 침착 강도에 따른 아포이4 유전자가 뇌기능 활성화 패턴에 미치는 영향의 차이와 기억력 및 실행 능력 변화에 미치는 영향에 대한 모식도. 사진 제공=여의도성모병원그 결과, 아포이4 유전자를 보유한 고령 환자들 가운데 역치 미만 아밀로이드 베타 침착 그룹은 쐐기앞소엽(precuneus)과 소뇌다리(cerebellum crus)에서 신경망 연결성이 강화되는 반면, 역치 이상 침착 그룹에서는 뇌섬엽(insula)에서 신경망 연결성이 약화되는 결과를 보였다. 즉, 아포이4 유전자를 보유한 경우 두 그룹의 신경망 연결성 변화 양상은 서로 다르지만, 두 그룹 모두 이 같은 변화가 실행능력과 기억력 향상에 기여하는 것으로 밝혀졌다.
알츠하이머병은 증상 발현 10~15년 전부터 베타 아밀로이드 단백질이 뇌에 축적되고, 그로 인해 점진적으로 뇌기능 및 구조 변화, 인지기능 저하가 유발된다. 정상 인지 상태일 때도 베타 아밀로이드 베타 단백질이 침착되는 시기가 존재한다는 의미다. 따라서 알츠하이머병의 조기 진단과 치료 가능성을 높일 수 있는 시기로 주목받고 있다. 특히 알츠하이머병의 99%를 차지하는 ‘산발성 알츠하이머병(Sporadic Alzheimer’s disease)‘의 경우 다중 요인들이 발병 과정에 영향을 미치는데, 아포이4 유전자 보유 유무에 따라 병리 진행 중증도와 치매 발병 위험도가 달라지는 것으로 알려져 있다.
다만 양전자방출단층촬영에서 베타 아밀로이드 단백질이 역치 미만 수준으로 침착된 경우, 뇌기능 손상과 인지기능 변화에 미치는 영향에 대한 연구는 부족했다. 아포이4 유전자와 역치 미만의 베타 아밀로이드 단백질의 침착 사이의 상호작용에 대한 탐색도 거의 이뤄지지 않았던 실정이다.
임현국 교수는 “베타 아밀로이드 단백질이 뇌에 침착되기 시작하는 가장 초기단계에서 뇌기능 및 임상 지표에 미치는 원인을 면밀히 규명하는 것은 치매 조기 치료 근거를 마련하는데 필수적"이라며 "이번 연구는 역치 미만의 아밀로이드베타 단백질 침착이 뇌기능 손상 과정에 미치는 영향을 역치 이상 침착군과 비교하여 평가하고, 고위험 유전자와의 상호작용을 고려해 규명했다는 점에서 의의가 있다”고 설명했다.
이 연구 결과는 국제학술지 ‘프런티어즈 인 에이징 뉴로사이언스(frontiers in Aging Neuroscience)’ 2022년 5월호에 게재됐다.
