노화가 진행될수록 몸속에 ‘당’이 축적 되고 이렇게 축적된 당은 노화-연관 염증, 혈관질환 등 다양한 질환의 원인 물질이 된다. 결국 남아도는 당 분자는 몸 속 다양한 단백질에 붙어 단백질의 기능을 방해한다.

카이스트(KAIST)는 바이오및뇌공학과 김필남(사진) 교수, 정용 교수 공동연구팀이 뇌를 감싸고 있는 뇌막(뇌수막, brain meninges)이 노화에 따른 당 축적이 되면서 뇌 피질을 감싸고 있는 최전선 방어벽으로의 기능에 장애가 일어난다는 사실을 규명했다고 15일 밝혔다.

연구팀은 고령자의 뇌막에서 당 분자의 과도한 축적을 확인하고, 생쥐 모델에서도 나이에 따른 당의 축적이 이뤄진다는 사실을 확인했다. 뇌막은 뇌를 감싸고 있는 얇은 막으로 뇌척수액과 피질의 경계에 존재하며 뇌를 보호하는 중요한 기능을 하고 있다.

뇌척수액과 직접 맞닿아 있는 뇌막은 주로 콜라겐이라는 세포외기질 단백질로 구성돼 있으며 이 단백질을 생산하는 세포인 섬유아세포로 이뤄져 있다. 당이 흡착된 콜라겐 단백질과 부착된 세포는 콜라겐의 생산기능이 떨어지는 반면, 콜라겐의 분해 효소의 발현이 높아지면서 뇌막은 지속적으로 얇아지고 붕괴된다.

지속적인 당 섭취로 인해서 초과된 당분자가 뇌에 쌓이면서 신경세포의 변성과 뇌 질환 간의 연구는 지속적으로 진행돼 왔다.

하지만 뇌를 감싸고 있는 뇌막 자체에 초점을 두어 당 축적으로 인한 뇌막변성 및 기능 장애를 확인한 것은 이번 연구에서 최초로 제시됐으며, 이는 뇌질환 연구에서의 새로운 치료접근을 제시할 것을 기대할 수 있다.

연구팀은 이러한 뇌막을 비롯한 인체 전반적으로 쌓이는 당을 제거하기 위한 연구개발을 진행하고 있다. 인체에서 단백질과 당이 만나서 형성되는 찌꺼기인 최종당화산물은 대식세포에 의해서 일부 제거된다.

하지만 콜라겐과 같은 세포외기질 단백질과 결합한 당화산물은 자연적으로는 제거되기 어렵다. 연구팀은 KAIST-세라젬 연구센터를 통해서 몸 속 당 찌꺼기 제거를 위한 헬스케어 의료기기를 개발하고 있다.

김효민 KAIST 연구원은 “인간의 뇌에서 시작해서 생체모사 뇌막모델과 동물모델을 활용한 융합적 접근으로 노화로 인한 뇌 장벽 변화에 대해 규명한 흥미로운 연구”라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘노화하는 세포’ 2월 28일자 온라인판에 게재됐다. 구본혁 기자