지금까지의 연구에서는 초기 알츠하이머병(AD)의 환자를 제외할 수 없었기 때문이다. 정상적인 노화나 AD라도 고령자의 해마체를 표적으로 하는 병리 과정이 진행한다.
컬럼비아대학 Scott A. Small박사팀은 래트, 원숭이, 사람에서 가령의 영향에 민감한 해마의 아영역은 치상회(齒狀回)이며, 추체세포 아영역은 비교적 영향을 받기 어렵다고 Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS, 2004;101:7181-7186)에 발표했다.
예비적 데이터에서 매우 유망
Small박사팀은 지금까지의 연구와 마찬가지로 이 연구에서는 종(種)을 초월한 컨센서스(합의)가 확립됐다. 이 패턴은 노화와 관련한 해마기능 부전의 자리를 발견하고 정상적인 노화와 AD를 구별할 수 있게 해준다고 말한다.
인터뷰에서 이번 발견으로 임상현장에 향후 어떠한 변화가 일어나는가라는 질문에 박사는 우리는 현재 조기AD검출을 목표로 하는 이 어프로치의 진단력을 시험하기 위해 약 1,000례의 건강한 고령자를 화상을 통해 진단 중이다. 예비적 데이터이긴 하지만 현재로서는 매우 유망하다고 설명한다.
박사팀은 정상적인 노화와는 달리 AD는 명료한 병리적 변화를 야기시킨다. 그리고 영향을 받기 쉬운 해마체의 아 영역을 식별하기위해 AD에서 세포 상실의 패턴이나 기타 질환 마커가 이용돼 왔다. 대부분의 연구에서는 가장 영향을 받기 쉬운 것이 해마체의 추체세포이며 과립세포는 AD에 비교적 저항성이라는 사실이 나타났다.
AD환자에서 치상회에 변화가 나타나는 것은 상류의 내취영피질의 상해로부터 파생된 것으로 보인다고 설명한다.
“따라서 이번 연구는 해마기능 부전의 패턴 차이를 확정함으로써 노화와 AD는 다르다는 사실을 입증시켜준다. 초기단계의 AD는 행동면에서는 정상적인 노화와 비슷하지만 해마의 각 아 영역의 기능상태를 화상화시키면 효과적으로 검출할 수 있다”고 박사는 설명한다.
Samll박사는 알츠하이머형의 병리가 발생하지 않는 래트와 원숭이를 이용하여 연구를 실시했다.
연구 첫단계에서는 MRI에 의해 청년과 노년 원숭이의 해마 8군데 아영역의 뇌혈류체적(CBV)을 매핑(mapping)했다.
CBV는 기초대사와 관련이 있지만 CBV가 유의하게 가령에 반비례하는 해마 아영역은 치상회뿐이었다.
이어 CBV측정치가 인지기능과 관련하는지 여부를 조사했다. 이를 위해 지연 샘플비매핑과제(delayed nonmatching -to-sample task)에서 기억능력을 시험하고 그 결과를 각각의 CBV측정치와 관련시켰다.
화상기술과 유전자공학 활용
그 결과, 치상회는 CBV와 능력이 유의하게 상관하는 유일한 해마 아영역이라는 사실이 나타났다. 다른 모든 해마 아영역에서는 기억과 CBV 간의 상관관계는 통계학적으로 유의하지 않았다.
두 번째 단계에서 박사팀은 in situ 하이브리다이제이션법을 이용하여 청년 래트와 노년 래트의 해마 아영역에서의 Arc의 발현을 매핑했다.
박사는 Arc유전자의 mRNA 유무를 세포 차원에서 발견하면 어떤 뉴런이 각 행동에 관여하고 있는지를 결정할 수 있다. Arcdb전자는 행동에 의존하여 활성화되는 전초기유전자이며, 스파이크활동과도 관련하고 있다. 또 Arc는 기억에 관련하여 노화에 따라 장애되는 기전인 장기증강을 조절한다고 설명한다.
연령에 유의하게 반비례하여 감소하는 뉴런은 치상회의 과립세포뿐이라는 사실이 밝혀졌다. 박사는 Arc함유 과립세포의 연령관련 감소는 치상회에만 나타난다는 사실이 단변량 ANOVA모델에서 입증됐다.
중요한 사실로 화상연구와 마찬가지로 Arc RNA발현세포수에서도 해마의 추체세포 아영역은 변화하지 않는다. 즉 이 세포 타입은 노화에 영향을 미치지 않는다는 사실을 보여주고 있다고 설명한다.
사진설명 : 난색(暖色)은 뇌활동의 증가를, 하얀 실선의 속의 치상회는 청년 원숭이에 비해 노인 원숭이에서 활 동이 저하되는 것을 보여준다 [출전:Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS, 2004;101:7181-7186)]
정상노화에서는 병리변화 부족
노화에 동반하여 세포가 상실되기도 하지만 전체적으로 노화에는 뚜렷한 세포사가 그다지 많이 나타나지 않으며 결정적인 조직병리학적 마커도 없는 것이 특징이다.
그렇다면 가령은 뇌에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 특히 뇌의 어떤 구조가 변화하는 것일까.
노화는 정상적인 신경생리를 장애시켜 해마 기능에 영향을 미치며 시냅스 기능부전으로서 발현한다.
이 노화의 생리적 특징 때문에 정상적인 노화의 영향을 가장 먼저 받는 해마의 아영역을 확정하기가 어렵다.
또 연구를 어렵게 하는 것은 해마의 어떤 아영역의 기능부전이 다른 해마 아영역의 생리적 성질에 영향을 미친다는 사실이다.
Small박사는 이처럼 살아있는 개체에서 각각 그리고 동시에 해마 아영역의 기능상태를 평가하는 것이 노화와 관련한 해마 기능부전의 일차 부위를 정확히 지적하는데 효과적인 방법이라고 설명했다.