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Jun 19. 2021
몸이 아플때 마음도 무기력했던 이유
몸과 뇌를 잇는 다리, 작지만 놀라운 미세아교세포에 관한 이야기
나는 늘 마음이 불편하거나 스트레스를 받는 상황이면 소화기관이 말썽이다. 이럴때 툭하면 체하고, 울렁거림, 몸살이 함께 와서 내과 선생님과 한달을 멀다않고 만난다. 하지만 곧 고민하던 일이 해결되거나 좋아하는 사람과 함께 시간을 보내거나 마음이 편해지면 이상하게도 몸의 증상도 금방 나아진다. 마음이 편하면 면역력이 향상되는지 기분좋을때 분비되는 신경전달물질 탓인지 알 수 없지만 확실히 마음이 편해야 몸도 건강하다. 적어도 나는 그렇다.
몸이 아픈 환자를 대하는 직업을 십년이상 이어온 덕분에 나는 뇌손상이나 근골격계 손상 환자들을 만나볼 기회가 많았고, 이들의 삶과 감정들을 고스란히 제삼자의 입장에서 관찰하고 느낄 수 있었다. 이들은 감정기복의 정도에 차이는 있지만 마음의 병이 없는 사람이 거의 없다. 몸이 아프면 정신도 약해진다고들 하지만, 특히 이들은 우울감과 삶의 무력감, 희망의 결여, 같은 상황도 감정적으로 대처, 많은 짜증과 화 의 다양한 양상을 보였다. 이들은 신체의 질환 뿐만아니라 정신적으로도 상처가 있어보였다. 뇌손상 환자의 경우, 뇌손상부위가 감정이나 인지를 주관하는 영역이 아닌 신체 기능과 관련된 운동영역이나 감각영역인 경우에도 정서적으로 취약한 임상양상을 보였다. 내가 받아낸 환자들의 울음, 짜증, 화, 아픔, 절망 등이 수십번을 넘어서 수백번이 넘는다. 그래서 언제부턴가 나는 몸과 마음은 하나임을 체감했고, 이에따라 직업적 좌우명을 '몸과 마음을 함께 치료하는 사람이 되자'로 정했다. 내가 한사람의 삶에 생명력을 불어넣고 일상생활의 복귀를 돕기 위해서는 그들의 신체기능뿐만이 아닌 마음까지도 어루만지고 다독여 주어야만 했다.
그러던 중 나의 오랜 의문에 대한 실마리를 찾았다. <너무 놀라운 작은 뇌세포 이야기>를 읽는 내내 놀라움의 연속이었고 내가 지금껏 살아오며 항상 궁금해했고 체감적으로 느끼지만 어떤 근거로도 명확히 설명할 수 없었던 미스터리에 대한 출구를 찾은듯 했다. 또한 오늘날까지도 약처방으로 증상을 늦출뿐 정작 원인과 해결책을 알지 못했던 정신질환 치료와 예방에 대한 희망의 빛을 볼 수 있었다. 또한 뇌신경계와 신체 면역계의 작용이 우리의 신체건강과 정신건강 전반에 하나처럼 작용한다는 사실은 앞으로 의료계와 각종 질병의 예방의학 및 사후 질환관리 및 헬스케어에 새로운 바람을 불러 일을킬 것이란 생각에 흥분을 감출 수 없었다. 지난 10년간 의과학계와 뇌신경학계를 뒤흔들고 지금까지의 과학적 통념을 깨버린 장본인은 바로 '미세아교세포(microglia)'이다.
뇌는 면역장기인가?
미세아교세포는 작지만 뇌에서 아주 중요한 아래와 같은 역할들을 수행한다.
1) 뇌시냅스가 잘 자랄수 있도록 자양분을 분비
2) 다친 뉴런의 회복을 돕기위해 신경보호물질을 분비
3) 뉴런 돌기가 새로 돋아날 때 뉴런 그물망이 튼튼하고 복잡하게 하는데 도움
4) 뇌시냅스의 전도속도를 높이는 미엘린 수초의 성장을 촉진
5) 미엘린 손상 시 회복을 도움(수리공 역할)
뇌신경계에서 뉴런과 미세아교세포(microglia)의 상호작용/출처 : Fruhbeis et al., 2012미세아교세포의 가장 중요한 역할은, 신체가 외부 이물질에 대한 면역(염증)반응을 일으키듯 뇌신경 내의 변화 또는 사고를 감지하는 순간 뇌를 보호하기 위한 면역(염증)반응을 일으키는 것이다. 신체의 면역반응을 일으키는 백혈구의 역할을 하는 것이 미세아교세포이다.
미세아교세포(Microglia)의 면역반응 기전(그림참고)
- 신경세포 주변을 돌며 면역 위협과 같은 환경변화 발생
-> 형태학적 변화: 일단 적군을 감지하면 제시된 위협을 제거하기 위해 형태학적 변화를 겪고 아메바 형태를 띠며 식세포로 변화
-> 별아교세포(astrocyte) 및 말초면역 세포와 통신하는 것을 돕는 사이토카인(cytokine) 및 케모카인(chemokine과) 같은 염증 분자의 발현 및 분비
-> P2RY12와 같은 특정 마커를 분비(뇌의 다른 세포들과 말초면역 세포와 구분 되는 부분)
출처: 알츠하이머, 뇌세포 대화의 오류! - 엠디저널 (mdjournal.kr)
출처: 알츠하이머, 뇌세포 대화의 오류! - 엠디저널 (mdjournal.kr)이때 염증유발 사이토카인(cytokine)의 수치가 급격하게 높아지며 신경염증의 반응이 나타나는데, 평소에는 이 반응이 외부 위협을 없애 뇌건강을 지키는 면역반응으로 작용하지만, 도가 지나친 경우에는 독으로 작용한다. 사이토카인의 수치가 적정수준을 넘어설 경우에는 세포들이 방출한 독성인자가 증가하여 뉴런이 망가지기도 하고, 미세아교세포가 발동이 걸려 사이토카인을 폭주 수준으로 만들어낼 경우 시냅스를 앞뒤 가리지 않고 가지치기 하게되고, 이 현상이 지속된다면 뇌 실질에 변화를 일으키는 지경에 이른다. 이처럼 미세아교세포는 뇌건강을 지켜내는 수호천사에서 역치값을 넘는 자극에 의한 신호탄으로 인해 뇌를 파괴하는 악마로 돌변하기도 한다.
아군인가, 적군인가.
그렇다면 어떤 경우와 기준이 되는 역치값이 미세아교세포를 악마로 돌변하게 만드는걸까? 신경염증을 유발하는 외부요인은 감염균, 환경 독소, 물리적/정신적 학대, 외상, 만성 스트레스 등이다. 여기에는 정신적 및 신체적 스트레스와 환경들이 포함된다. 처음에는 이와 같은 작은 외부 충격을 뇌가 견뎌내지만 스트레스와 충격이 지속적으로(만성적으로) 또는 강력하게 가해지는 경우는 다르다. 특히 아주 어렸을 때 신경염증을 유발하는 사건에 습관적으로 노출된 경험은 스트레스 반응을 감지하는 유전자 자체를 바꾼다. 만성 스트레스에 노출된 유전자는 작은 스트레스에도 예민하게 반응하여 미세아교세포를 더 예민하게 만들고, 결국은 작은 충격에도 신경염증반응을 유발하게 하여 뇌 자체의 회복성과 기능에 문제를 일으킨다. 실제로 10대 시절의 불안, 행동장애, 우울증, 조현병 등이 훗날 성인이 되어 알츠하이머병으로 발현되기도 한다는 연구결과가 있다. 또다른 연구는 부정적 아동기의 경험이 성년기에 우울증과같은 정신질환을 유발할 위험성이 3배 더 높았음을 보고하였다. 이런 아이들은 성인이 되었을 때 자가면역질환, 심혈관질환, 암 등 각종 신체질환에도 몇배 더 잘걸렸다. 이래서 후성유전학이 무섭다. 아이들의 모든 경험들이 훗날 어른이 됬을때 어떤 신체적/정신적 건강을 갖고 어떻게 살아갈지를 미리 결정한다. 이와같은 과학적으로도 증명된 사실은 아이들이 사회와 어른들의 보호와 사랑을 받아야 함이 마땅함을 강력하게 보여준다.
<미세아교세포의 비정상적 염증반응을 일으키는 요인>
1) 환경자극 노출
2) 인생 경험
3) 유전자
'뇌가소성'을 논하고 '뇌는 변한다'는 '뇌의 유연성'을 논할 수 있는 이유 중 하나는, 어린시절을 포함한 일생동안 내재하는 수많은 외부 환경요소들로 인해 뇌 속 미세아교세포의 활동이 생물학적 수준에서 좌우될 수 있기 때문이다. 성인이 되서도 만성 스트레스와 정서적 외상에 꾸준하게 노출된다면, 염증성 화학물질의 분비를 부추기게되고 뇌 구조는 물리적으로 변할 수 있다. 또한 만성 스트레스에 노출된 사람은 특히 해마, 편도체(위험 발생 시 투쟁-도피반응을 결정하는 부위), 전전두엽 피질(외부 반응에 적절한 대응 부위)의 신경망이 훨씬 성긴것을 볼 수 있었다. 뇌에서 해마는 기억, 사리판단, 감각을 종합하여 주변 상황에 적절한 감정반응을 보이도록 하며, 인간이 자아를 형성하고 사회의 소속감을 느끼게하는 주요한 부분이다. 해마가 이토록 중요하기에 미세아교세포는 더욱 활발하게 해마의 수호자 역할을 한다. 하지만 도를 지나칠 경우 미세아교세포는 바로 해마의 파괴자로 돌변해버린다.
최신 연구에 의하면 폭주한 미세아교세포가 뇌 해마에 있는 특정 유형 뉴런을 유독 집중적으로 파괴한다고 한다. 이 뉴런의 특징은 원래 탁월한 재생력을 지닌다는 것인데, 미세아교세포는 이 뉴런이 싹트는 족족 저격해 살해한다. 전문가들은 우울증 환자와 성장기 트라우마를 겪은 사람의 뇌 해마가 그토록 쪼그라들어 있는 게 바로 이것 때문이 아닌가 의심하고 있다.
<너무 놀라운 작은 뇌세포 이야기>_도나 잭슨 나카자와
결론적으로, 평생에 걸쳐 정신적인 혹은 신체적인 만성적 스트레스 인자들이 증폭된 뇌 면역(염증)반응을 일으키고, 이는 뇌 관련 장애와 정서적 장애의 발병 위험 증가와 직결된다는 것이다. 실제로 주요우울장애를 앓는 환자들의 혈액검사 결과 염증 유발성 사이토카인의 수치가 매우 높게 나왔다(Interleukin 6와 C-reactive protein이 보통 사람들과 비교하여 31% 더 높았음). 이 모든 것이 예측 불가능한 스트레스에 오래 노출되는 상황에서 아군이었던 미세아교세포가 궤도를 이탈하여 적군처럼 뇌조직을 공격하며 일어난다.
미세아교세포는 뇌를 조각한다. 하지만 돌변한 미세아교세포의 '시냅스 칼질'은 시냅스 가지치기(필요없는 가지들을 쳐내는 작업)을 넘어 필요한 시냅스 연결을 끊어버리는 지경에 이른다. 뇌 질환으로 알려진 조현병, 우울증, 알츠하이머, 자폐증 뿐만아니라 신체의 자가면역질환의 일종인 루푸스 환자, 다발성경화증, 크론병 등의 환자들에게서 지나치게 활동적인 미세아교세포가 뉴런과 시냅스를 마구 집어삼키는 모습들이 발견되었다. 또한 미세아교세포의 과활동은 우리의 기분에도 치명적이다. 8000여명의 인구집단 조사결과, 자가면역질환 환자들은 우울증 발병 확률이 더 높았으며, 심지어 우울증 환자들 역시 자가면역 장애를 앓게 될 가능성이 더 높았다. 나는 여기서 무릎을 탁! 쳤다. 오랫동안 궁금해했고 체감했지만 이유를 알 수 없었던 수수께끼가 풀리기 시작했다. 신체와 정신은 이어져있으며, 몸이아프면 정신까지 따라서 병드는 이유가 바로 여기에 있었다. 뇌 면역계와 신체 면역계가 서로 복잡하게 얽혀있고, 그 중심에는 미세아교세포가 있다.
몸과 뇌를 잇는 다리
지금까지 많은 과학자와 대부분의 사람들은 뇌와 신체가 물리적으로 분리된 장기라고 믿어왔다. 하지만 실험쥐의 T세포(백혈구에게 전투명령을 내리는 세포)를 제거했더니 뇌 인지력 장애가 발생했고, 뇌에 T세포를 주입했는데 턱밑의 림프절에서 발견되는 놀라운 사례들이 보고되기 시작했다. 현재까지 연구된 결과들에 따르면, 몸의 면역세포(T세포, 백혈구)는 몸통부에서 뇌수막 공간으로 이어지는 림프관 네트워크를 통해 뇌와 직접적으로 메세지를 전하고, 메세지의 전달자 역할을 하는 것이 미세아교세포이다. 따라서, 몸에 병을 일으키게 하는 인자들이 뇌의 면역계에도 상당한 영향력을 미쳐서 뇌를 병들게 할 수 있다.
따라서 신체적인 혹은 정신적인 문제는 모두 근본적으로 염증성 자극이 유전적 소인과 맞물려 몸에 자가면역반응을 일으겨 나타나는 것이다. 염증이 집중된 부위에 따라 다른 증상과 질병이 다를 뿐 근본적인 원인은 모두 '염증성 자가면역반응'인 것이다. 또한 신체의 면역반응은 뇌의 면역반응을 불러일으키고, 그 반대가 되기도 한다.
그렇다면, 현대사회에 정신질환이 계속해서 증가하는 이유는 뭘까? <너무 놀라운 작은 뇌세포이야기>의 저자는 현대에 우리의 면역계가 총력적 방어가 필요한 상황이라고 오판할 만한 신종 유해화학물질들이 도처에 널려있음을 원인으로 꼽는다. 가구의 방염제, 배기가스의 다이옥신, 화장품의 내분비교란성분, 농작물의 살충제, 플라스틱의 비스페놀, 가공식품의 각종 첨가보존제로 인해 체내 염증 반응은 최고경계 수준으로 치닫기 쉽다. 이러한 몸의 질병을 재촉하는 환경독성, 화학물질, 가공식품 성분이 뇌의 면역세포인 미세아교세포에게 신호를 보내 뇌를 공격하게 할 수 있다. 산업혁명으로인한 항생제, 냉장기술, 포장도로와 같은 현대문명으로 인해 이전 환경에 존재하던 미생물들은 살기 어려울 만큼 너무나 깨끗하고 위생적이며 편리해졌지만, 신생 환경독성물질들이 시도때도 없이 만성적 면역반응을 유발하고 있다.
또한 디지털 시대의 정서적 스트레스 요인들이 난무한다. 우리는 디지털화된 기기에 둘러싸여 한가지에 집중하기는 더 어렵고, 사회관계의 단절과 개인주의는 더해가며, 깊이 읽고 내면을 성찰하기보다는 빨리 훑어보고 재미와 자극을 추구하는 것에 더 익숙하다. 우리의 면역계는 현대의 상징인 사회적/정서적 스트레스를 병원균으로 인식해 만성적 뇌 면역반응을 일으켜 뇌를 망가트리고 있는지도 모른다.
뇌를 재부팅하는 방법
불과 몇년 전까지 신경정신적 질환의 증상들은 모두 신경전달물질의 화학적 불균형으로 인해 나타난다고 믿어왔고, 이들에게 처방되는건 세로토닌재흡수억제제와같은 약물치료가 대부분이었다. 최근에 들어서, 뇌 스캔 기법이 발달하여 뇌 신경회로의 특징을 보다 구체적으로 밝히고 뇌질환의 경과를 예측하는데 활용되고있다. 이러한 기술들의 발달로 신경정신과 분야에서는 qantitative electroencephalogram (qEEG) 뉴로피드백, 경두개자극기 (transcranial magnetic stimulation, TMS)와 같이 치료가 필요한 뇌 부위를 타겟 조준하여 자기자극을 전달하는 치료기법이 발달하고 있다.
뇌는 전기로 작동하는 기관이며, 뉴런은 다른 뉴런에게 메세지를 전달시키는 일을 한다. 일반적으로 뉴런은 초당 5-20회 빈도로 전기신호를 발생시켜 자신과 연결된 수만 뉴런들에게 흘려 보낸다.
그런 뉴런을 미세아교세포는 영양소와 보조 물질들을 공급하며 보살핀다. 덕분에 튼튼하게 성장해 건강을 유지한 뉴런은 뇌 구석구석에 올바른 메세지를 신속 정확하게 퍼뜨린다. 미세아교세포의 뒷바라지가 없다면 뉴런은 맡은 임무를 제대로 수행하지 못한다.
<너무 놀라운 작은 뇌세포 이야기>_도나 잭슨 나카자와
