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질환소개

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치매는 어떠한 병 인가요?

신경계 질환인 치매는 2014년 통계에 의하면 우리나라 노인 중 60만 명 이상이 치매를 앓고 있는 것으로 알려지고 있으며, 고령화가 진전될수록 더 악화되어 2030년경에는 1백만 명 이상이 되지 않을까 하는 우려와 이로 인한 사회적 손실이 수조 원 이상이 될 것으로 보고 있습니다. 미국의 경우 3백만 명 이상, 전 세계적으로 3천만 명 이상이 치매 환자로 21세기 꼭 해결하여야 할 과학의 숙제입니다.

 

 

  

치매(dementia)는 라틴어에서 유래한 말로서 “정신이 없어진 것”이라는 의미를 지니고 있습니다. 태어날 때부터 지적 능력이 모자라는 경우를 “정신 지체”라고 부르는 반면, 치매는 정상적인 생활을 해오던 사람이 점차 뇌기능이 손상되면서 이전에 비해 인지 기능이 지속적으로 저하되어 일상생활에 상당한 지장이 나타나기억력이 점차 상실되어 가고 있는 상태입니다. 여기서 인지 기능이란 기억력, 언어능력, 시공간 파악 능력, 판단력 및 추상적 사고력 등 다양한 지적 능력을 가리키는 것으로서 각 인지기능은 특정 뇌 부위와 밀접한 관련이 있습니다.

치매의 종류는?

치매와 같은 증후군을 유발하는 원인은 세분할 경우 약 70여 가지에 이릅니다. 다양한 치매 중에서 가장 많은 것은 알츠하이머성 치매와 혈관성 치매이지만, 그 밖에도 루이체 치매, 파킨슨씨병 등의 퇴행성 뇌질환과 뇌수두증, 두부외상, 뇌종양, 마약 중독, 감염성 질환 등 다양한 원인에 의해 치매가 발생할 수 있습니다.

 

신경 세포 돌기의 와해

인간의 뇌 무게는 약 1.5 kg 인데, 약 10조(100 billion: 1011)의 뉴런(Neurons)을 갖고 있으며, 이들 뉴런 사이의 간극은 시냅스(Synapses)로 연결되어 있으며, 이들 시냅스의 수는 10경 (100 trillion: 1014)에 달합니다. 신경세포의 뉴런은 액손(axon)이라 부르는 돌기부분이 신경세포 사이 정보전달의 통로로서 마이크로튜블(microtubules; 미세관)로 이루어진 다발 구조를 갖는데, 타우(tau) 단백질로 불리는 물질이 이들 마이크로튜블 구조를 지탱시키는 작용을 합니다. 타우 단백질은 튜브의 단백질 결합 죠인트(T자 모양) 이면서 Ca2+ 수송 기능을 조절도 합니다.

치매가 진행되면 타우 단백질의 인산화가 발견되는데, 과다한 인산염 분자가 타우 단백질에 결합하게 되고, 그 결과 단백질의 모양이 변하면서 타우 단백질이 결속하여 주던 마이크로튜블이 부풀어 올라, 그 기능을 못하면서, 신경 돌기 와해 및 와해된 단백질이 섬유질(fiber) 덩어리로 변질됩니다. ('분자신경퇴화 '(Molecular Neurodegeneration) : 2014년10월31일자).

알츠하이머 치매는 나이가 들어 생기는 노화와 어떻게 다른가요?

노인성 치매의 대표적인 알츠하이머(Alzheimer's disease; AD) 질환을 살펴보면, 다양한 원인에 의해 발생될 수 있읍니다. 독일 의사인 Alzheimer 박사가 100여 년 전(1906년) 치매 환자의 뇌를 해부한 결과 신경을 구성하는 요소들이 분해 내지 와해된 상태를 확인하여 이후 알츠하이머 치매라고 부릅니다.

AD가 발생하면, T자 체결 볼트 같은 역할을 하는 타우 단백질(tau protein)이 마이크로튜블에서 이탈 붕괴가 발생하고, 이들 이탈된 타우 단백질이 응축되어 신경섬유 매듭(neurofibrillary tangle)을 형성합니다.

 

타우 단백질의 와해는 베타 아밀로이드의 침적과 연관되는데, 아밀로이드는 단량체(monomer)의 경우는 별다른 영향을 끼치지 않지만, 이들이 점차 응집 내지 침착(self-aggregation) 섬유화(amyloid fibril)하여 침적물(plaque)을 형성한 경우에는 불용성의 독성 물질로 타우 단백질에 결합하여 신경돌기(axon)를 와해시킬 수 있습니다.

 

염색체 분리 오류(mis-segregation)

AD 환자는 뇌는 물론 피부, 혈중 임파구 세포 등에서 21 번 염색체가 건강한 사람과 비교하여 다운증후군 유사세포가 많이 발견됩니다. 이러한 현상의 이유는 베타아밀로이드 단백질 등이 세포분열시 염색체의 완전한 분리를 방해하여 특히 21번 염색체 trisomy를 갖고옵니다. (Alzheimer A-beta Peptide Induces Chromosome Mis-Segregation and Aneuploidy, Including Trisomy 21: Requirement for Tau and APP, 2010, A. Granic et al.)

따라서 피부의 섬유모세포(skin fibroblast) 또는 임파구(lymphocyte)의 염색체 분리 오류(aneuploidy)를 검사하면 AD 질환의 정도를 진단할수있는 방법이 될 수 있습니다. (Potter et al., 1995; Geller and Potter, 1999).

최근의 연구에 의하면 치매 발병 20년전에 뇌혈관벽이 이미 다쳐서 병이 시작된다는 발표가 있었습니다. (The blood-brain barrier in Alzheimer's disease, E. Zenaro et al., 2016)

 

 

뇌는 포도당 신진대사의 20%가량 사용

사람의 뇌는 에너지의 20%가량을 쓰는 에너지 집중화된 장기입니다. 이러한 관계로 뇌는 산화 분위기에 매우 취약하여, 산화 손상(oxidative damage)은 혈액 순환 장애를 가져올 수 있고, 마이크로튜블 내의 칼슘채널은 정보전달의 중요한 요소이나, 칼슘채널의 이상 현상은 알츠하이머성 치매(AD)와 전두엽-측두엽 변성증 (FTLD; Front-temporal-lobar degeneration) 등의 질환(tauopathy)을 유발하는 것으로 알려져 있습니다.

 

신경 세포 돌기의 마이크로튜블 내에는 수많은 미토콘드리아가 신경 시냅스 말단에 필요한 단백질 및 물질을 이동하는데 매 신경 세포마다 약 1000개의 미토콘드리아가 여러 생명현상에 관여하는데 AD 환자는 미토콘드리아 숫자가 절반으로 떨어져 있습니다. 미토콘드리아가 하는 역할 중 대표적인 것은 아래와 같습니다. (The axonal transport of mitochondria, W. Saxton et al., 2012)

 

Ca-dependent processes, Redox active metal-rich (catalytic iron), Auto-oxidation of monoamines, Glutamate excito-toxicity, Limited antioxidant and repair capacity (low catalase, mitochondria lack catalase), 및 Resident immune cells (microglia)에 의한 ROS 및 cyto-toxicity 생성 등이 있습니다.

골다공증, 신부전증

골다공증(osteoporosis)은 뼈의 조직이 소실되는 현상으로 AD환자에 흔히 나타나는 증상이며, 깊은 바다(10~20m)에서 직업적으로 잠수하는 잠수부에서도 잘 나타나는 잠수병도 같은 원인일 것으로 추정됩니다. 골다공증 환자의 뼈를 해부, 절개한 사진에는 알루미늄이 침전된 사진을 볼 수 있습니다. 우리 몸 속에 누적되는 알루미늄의 70 % 이상이 뼈 속에 침착하게 됩니다. (Human diseases related to aluminum overload. G. Crisponi et al., 2011)
골수에서 철 이온은 적혈구 등을 생산하는 외에도 산화 환원 생화학 작용에도 관여합니다. 철이온이 있어야 할 자리에 알루미늄 이온이 들어가면 생화학 작용을 방해, 결국 골수 손상(bone loss)으로 이어지게 되는 것입니다.

AD 환자에 잘 나타나는 병으로 골다공증 외에도 콩팥의 기능 상실로 일어나는 신부전증(CKD; Chronic kidney disease) 또한 많이 동반되고, CKD환자의 병리증상도 비슷한 것으로 알려져 있습니다. 또한 CKD환자의 대부분이 관상동맥경화증(cardiovascular disease; CVD)으로 병이 악화되어 가는데 이는 골수의 무기질 이상(mineral bone disturbance)으로 혈관 내벽의 섬유모세포(fibroblast)의 재생이 장애를 받아 석회화(calcification)에 의한 혈관 벽의 경화가 원인인 것으로 밝혀졌습니다. (Better correlation of pulse wave velocity (PWV) than coronary artery calcium score (CACS) with parameters of mineral bone disturbance in chronic kidney disease (MBD-CKD) S. Ahn, 2013) 즉, 골수의 무기질 이상(mineral disturbance)이 CKD, CVD발병의 직접적 원인이라는 것입니다.

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