지속적인 운동의 효과, 뇌 노폐물 청소 활성화시켜

규칙적이고 지속적인 운동은 모든 건강 문제에서 언급되는 기본 사항이다. 특히 뇌 건강을 유지하는 데 가장 효율적인 방법이라는 점이 거듭 강조돼왔다. 그렇지만 지속적인 운동의 효과가 정확히 무엇인지, 어떤 면에서 뇌 건강에 도움이 되는지에 대한 설명은 근거가 다소 부족했다. 서울대학교와 카이스트(KAIST) 연구팀이 그에 대한 해답을 내놓았다.

단발성 운동과 지속적인 운동 비교

서울대학교 첨단융합학부 최승홍 교수, 체육교육과 김유겸 교수, 그리고 카이스트 바이오및뇌공학과 박성홍 교수가 함께 한 연구팀은 장기간의 규칙적인 운동이 ‘뇌의 노폐물 배출 기능’을 강화한다는 연구 결과를 내놓았다.

연구팀은 건강한 성인 37명을 모집해 단발성 운동과 지속적인 운동의 효과를 비교하는 실험을 진행했다. 참가자를 두 그룹으로 나누고, 그중 21명(남성 13명, 여성 8명)은 ‘단발성 운동 그룹’으로, 25~30세 범위의 16명(남성 10명, 여성 6명)은 ‘지속적인 운동 그룹’으로 분류했다. 단발성 운동과 지속적인 운동의 효과를 확인하기 위해 각각 뇌에 어떤 영향을 미치는지를 살폈다.

연구팀은 일반적인 MRI에 비해 더 강한 자기장을 사용하는 3T MRI를 활용해 뇌의 ‘글림파틱(glymphatic) 시스템’과 ‘뇌막림프관(meningeal lymphatic vessels)’을 정량 측정했다. 또한, 단발성 운동과 지속적인 운동의 효과를 메커니즘 차원에서 설명할 근거를 찾기 위해 생체 단백질 변화도 함께 분석했다.

뇌 글림파틱 시스템은 뇌혈관 주위 공간을 시작으로, 뇌척수액과 간질액 교환을 통해 노폐물을 내보내는 시스템을 말한다. 이때 배출된 노폐물은 뇌막림프관을 거쳐 림프절로 이동해 최종 배출된다. 이 기능이 원활하지 않을 경우, 흔히 알려진 아밀로이드 베타와 타우 등의 독성 단백질이 축적돼 알츠하이머, 파킨슨과 같은 퇴행성 뇌질환을 유발할 가능성이 높아진다.

지속적인 운동의 효과, 뇌 청소 활성화

각 그룹은 실내 자전거를 활용한 중강도 유산소 운동을 진행했다. 지속적인 운동 그룹은 12주에 걸쳐 주 3회씩 중강도로 지속적인 운동을 실시했으며, 그 결과 뇌척수액과 간질액 교환 경로를 통한 글림파틱 흐름이 증가했다. 또한, 뇌막림프관의 크기와 흐름 역시 유의미하게 높아지는 현상을 보였다. 반면, 단발성 운동 그룹에서는 이러한 개선 효과가 뚜렷하게 나타나지 않았다.

또한, 혈액 샘플 분석 결과 지속적인 운동 그룹은 염증성 단백질이 줄고 면역 반응 관련 인자가 증가했다. 연구팀은 이를 장기간의 유산소 운동이 뇌 염증을 완화하고 자체적인 청소 기능을 향상시킨다는 근거로 꼽았다. 즉, 중강도 이상의 유산소 운동을 지속적으로 수행함으로써, 뇌 노폐물 제거 경로가 활성화된다는 해석이다.

연구팀은 ‘약물에 의존하지 않는 비교적 안전한 뇌 건강 관리법’으로서 지속적인 운동의 효과가 중요한 의미를 지닌다는 결론을 내렸다. 또한, 이번 연구에서 활용한 MRI 기반 글림파틱, 뇌막림프 정량화 기법 역시, 향후 임상연구 및 뇌질환 치료 모니터링에 활용할 수 있을 것으로 보고 있다. 이번 연구 결과는 지난 10일 <네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)>에 게재됐다.