두 가지 얼굴을 가진 뇌의 핵심 세포(미세아교세포)
- 도나 잭슨 나카자와, <너무 놀라운 작은 뇌세포 이야기>에 대한 서평
미세아교세포(microglia)가 뇌과학자, 신경과학자들, 면역학자들의 주목을 받기 시작한 것은 채 10년이 되지 않았다. 이전에는 인간의 건강에 아무런 보탬이 되지 않는다고 구박받고 존재감이 없던 세포였다고 한다. 그러나 2012년에 한 논문이 발표되면서, 미세아교세포가 뇌에 존재하는 수십억 개의 뉴런과 수조 개의 시냅스를 보호 및 복원하고 번성시키는 동시에 때로는 마구잡이로 꺾어 버리고 쳐내 들불 퍼지듯 황폐화시키는 일도 서슴지 않는 존재라는 사실이 밝혀졌다.
오랜 시간동안 신경과학계에서는 뇌가 '면역학적을 특별한 장기'라는 게 대세 이론이었다. 그러나 2012년의 연구, 그리고 수많은 후속 연구들을 통해 뇌 또한 다른 장기와 마찬가지로 면역장기에 해당하며, 미세아교세포가 백혈구 역할을 하면서 뇌 건강을 좌지우지해왔다는 사실이 밝혀지게 된 것이다.
백혈구가 정상적인 기능을 할 때에는 외부의 병원균과 같은 침입자를 무찌르는 역할을 충실히 수행하지만, 면역계가 가끔 과열되면 백혈구가 '멈출 때'를 모르고 염증 반응이나 세포 폐기 작업에 계속 열중하면서 우리 몸의 정상 세포들까지 공격하는 일이 벌어지게 된다. 루푸스, 다발경화증, 길랑바레 증후군, 기타 여러 자가면역질환들이 이러한 백혈구의 오인사격에 의해 발생하는 질환들이다.
백혈구와 마찬가지로 미세아교세포 또한 두 얼굴을 가진 세포라고 할 수 있다.
미세아교세포는 뇌가 정상 컨디션에 있을 때 뇌 건강에 있어서 아주 핵심적이고도 긍정적인 기능을 수행한다. 미세아교세포는 뇌가 항상성 상태에 있을 때, 즉 미세아교세포가 과민해지기 전에는 다재다능한 활약을 펼침. 건강한 뇌에서 미세아교세포틑 필요해 보인다 싶으면 적재적소에 자양분을 분비한다. 이 자양분은 뉴런이 건강하게 잘 자라고 시냅스가 정상적으로 형성되는 데 알차게 쓰인다. 그뿐만이 아니다. 미세아교세포는 신경보호물질을 분비해 다친 뉴런의 회복도 돕는다.
또 미세아교세포는 다른 아교세포 유형들과 함께 미엘린의 성장을 촉진한다. 미엘린 막이 뇌 신경섬유를 한 겹 감싸지 않는다면 시냅스 통신 속도가 지금처럼 빨라질 수 없었을 것이다. 이런 미엘린 코팅이 손상됐을 때 수리하는 것 또한 미세아교세포의 몫이다. 그런 까닭으로 뇌의 해마에서 미세아교세포가 유난히 활동적인 것이다.
한 마디로, '선만 넘지 않으면' 미세아교세포는 착한 일을 많이 한다. 항상성이 유지되는 한 미세아교세포는 뇌 신경망을 보호하는 단백질들과 화학분자들을 아낌 없이 토해내며, 시냅스 유실을 막으려고 최선을 다한다.
그런데 면역계가 과열되면 백혈구가 우리 몸의 정상 세포(아군)까지 공격하듯이, 미세아교세포 또한 신체 면역계가 주도하는 염증 반응에 영향을 받아 오히려 시냅스를 파괴하는 X맨 같은 역할을 하기도 한다.
확실한 내용만 정리하면 다음과 같다. 만성적 스트레스든 감염이든 유해 화학물질 노출이든 어떤 자극이 방아쇠를 당긴다. 그러면 신체 면역계가 주도하는 염증 반응에 불이 붙는다. 이런 몸 상태는 뇌 시냅스의 연결성을 떨어뜨리고, 곧 뇌에서도 염증 반응이 시작된다.
뇌의 염증 반응은 몸에서 일어나는 반응과 확연하게 다르다. 염증이 생겼을 때 뇌는 울긋불긋해지지도, 화끈대지도, 따끔거리거나 붓지도 않는다. 미세아교세포가 염증성 화학물질을 분비하면서 촉발되는 뇌의 염증 반응은 그 대신에 중요한 뉴런 구조가 망가지거나 시냅스가 미세아교세포에게 잡아먹혀 소멸하는 형태로 일어난다.
몸에서 백혈구가 일정 부위로 총출동해 염증을 일으키듯, 미세아교세포는 뇌의 한 영역에 집결해 신경망 회로를 파괴한다. 요즘 학계에서는 이처럼 미세아교세포가 환경미화 수준을 넘어 무리하게 뉴런과 시냅스를 정리하는 공격 행위를 ‘신경 염증’이라 부른다.
이 책을 읽기 전까진 '미세아교세포'에 대해 단 한 번도 들어보지 못했는데, 책을 읽고 미세아교세포의 존재와 기능에 대해 매우 놀라게 되었다. 그리고 다시 한 번 장과 뇌의 상호작용, 장내미생물의 중요성 등에 대해서 생각해볼 수 있게 되었다. 간헐적 단식과 프로바이오틱스 섭취가 장 건강에 좋다는 것은 이미 알고 있었지만, 추가적으로 미세아교세포가 긍정적인 기능을 하는 데에도 영향을 미친다니 이것을 시도해보지 않을 이유가 없을 것 같다.
<너무 놀라운 작은 뇌세포 이야기>는 과학 전문 기자가 전문 지식에 대해 한 번 풀어서 쓴 책이기 때문에 이해하기 어렵지 않았고, 이런 점이 이 책의 매우 큰 장점이라고 본다. 그런데 더 나아가서 실제로 이 책이 말하는 것처럼 최근에 미세아교세포 연구가 활발한지 직접 눈으로 보고싶어서 아래와 같이 관련 논문을 몇 개 뒤져보았다. 확실히 직접 찾아보니까, 책을 통해 얻은 지식이 조금 더 살아 움직이는 느낌이다.
책에서 자주 등장하는 베스 스티븐스의 2017년 연구
네이쳐 포트폴리오를 보면 불과 한달여 전인 2021년에 4월 13일에도 microglia 관련 논문이 게재되었음을 볼 수 있다.
가장 최근의 연구. 간단히 구글 번역기로 돌려도 아래와 같이 얼추 이해하기 쉽게 번역이 된다. Introduction 부분의 레퍼런스를 타고 다른 논문들도 한 번 살펴봤다.
Abstract
Cromolyn은 알려진 비만 세포(알레르기의 주요인이 되는 면역 세포) 안정제이며 천식 치료 및 기타 알레르기 징후에 대해 승인되었습니다. 새롭게 재 설계된 건조 분말 제형 인 Cromolyn은 초기 알츠하이머 병 (AD) 환자를 치료하기 위해 저용량 이부프로펜과 함께 중추적 인 임상 시험에서 테스트되고 있습니다. 크로 몰린이 AD 진행과 관련된 신경 염증 반응을 늦추거나 멈출 때의 기계적 효과를 더 잘 이해하기 위해 우리는 크로 몰린이 인간 HMC3 미세 아교 세포주에서 염증 반응을 완화시키는 효과를 테스트했습니다. HMC3 미세 아교 세포에 대한 크로 몰린의 직접적인 효과는 염증성 사이토 카인 TNF-α에 의한 활성화에 따른 사이토 카인 및 케모카인 생산에 미치는 영향입니다. Cromolyn과 새로운 플루오르 화 유사체는 IL-1β, IL-6, IL-8 및 IFN-γ와 같은 사이토 카인과 CXCL10, CCL2, CCL3 및 CCL4와 같은 케모카인을 포함하는 광범위한 염증 매개체의 분비를 극적으로 감소 시켰습니다. . 이러한 결과는 우리의 cromolyn 플랫폼이 신경 퇴행성 장애에 대한 동적 미래 치료 옵션으로 독성 미세 아교 세포 행동을 조절하는 방법에 대한 이해를 강화합니다.
마찬가지로, 구글 번역기로 돌리고 손을 하나도 대지 않아도 대략적인 내용 파악이 가능하다.
Microglia는 중추 신경계 항상성에 필수적인 역할을하며 시냅스 네트워크의 개선과 기억 및 운동 학습을위한 신경 조절 인자의 정교함을 포함하여 신경 기능의 다양한 측면에 영향을 미칩니다. 소교 세포 기능의 조절 장애가 알츠하이머 병과 파킨슨 병을 포함한 신경 퇴행성 질환의 발병에 기여한다는 많은 증거가 있습니다. 생쥐 및 인간 연구에서 나오는 새로운 증거는 또한 미세 아교 세포가 정신 분열증 및 우울증과 같은 신경 발달 및 정신과 적 장애에 영향을 미친다는 것을 시사합니다. 신경 퇴행성 질환과 관련된 대부분의 질병 위험 대립 유전자는 게놈의 비 암호화 영역에 존재하며, 원인 메커니즘을 확립하기 위해 관련 인간 세포 유형의 기능적 게놈 요소를 설명해야합니다. 쥐의 뇌 환경이 microglia 특정 유전자 발현에 강하게 영향을 미친다는 최근 관찰은 질병 및 장애에서 microglia의 병원성 반응을 이해하고 체외에서 표현형을 모델링하는 데 영향을 미칩니다.
중국인 or 중국계 미국인 과학자들이 주축이 되어 발표한 논문. 역시나 구글 번역기로 돌려보았다.
Microglia는 중추 신경계 (CNS)에 상주하는 대 식세포 유사 면역 세포이며 CNS의 완전성을 회복하고 신경 퇴행성 장애의 진행을 촉진하는 것을 포함하여 생리적 및 병리학 적 조건 모두에서 중요한 역할을합니다. 자극에 따라 microglia는 일반적으로 감시자에서 활성화 된 표현형으로 전환됩니다. 미세 아교 세포의 주요 기능은 발달 중 및 CNS 손상에 대한 반응으로 항상성 및 CNS의 정상적인 기능을 유지하는 것입니다. Microglia는 다른 종류의 활성화 상태 또는 표현형으로 인해 복구, 세포 독성, 재생 및 면역 억제와 같은 염증의 여러 측면을 조절합니다. 미세 아교 세포는 거의 모든 신경 퇴행성 장애에 관여하지만, 미세 아교 세포 활성화 메커니즘과 신경 세포 변성에 대한 잠재적 기여는 여전히 격렬한 논쟁의 여지가 있습니다. CNS의 염증 과정에서 편광 된 M1 미세 아교 세포는 신경망의 기능 장애 및 염증 반응을 촉진하는 전 염증성 사이토 카인, 신경 독성 분자를 생성 할 수있는 반면, 편광 된 M2 미세 아교 세포는 항상성 회복에 관여하는 항 염증 매개체 및 신경 영양 인자를 분비합니다. 치료 목적을위한 소교 세포 활성화의 조절은 이들 세포의 유해한 효과를 억제하는 동시에 보호 기능을 유지함으로써 실현 될 수 있습니다. 여기, 우리는 microglia의 기능을 요약하고 신경 퇴행성 질환뿐만 아니라 다발성 경화증에서 microglia의 이중 역할을 논의합니다.
몇몇 논문들의 초록, 레퍼런스들을 보니 책에서 저자가 언급한 것처럼 현재 미세아교세포에 대한 연구가 활발히 진행 중이며 미세아교세포의 역할이 중대하다는 점을 다시 한 번 확인할 수 있었다.
지금 현재 내 뇌속에서도 미세아교세포가 열심히 활동 하고 있을 텐데, 시냅스를 보호&복원하고 있는지, 아니면 시냅스를 잡아먹고 있는지는 잘 모르겠다. 미세아교세포가 좋은 일만(?) 하도록 우선은 스트레스 관리에, 그리고 장 건강에 신경을 써야겠다는 생각을 해본다.
http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=19716145
