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  • 코로나19 스파이크 단백질, 최대 4년까지 뇌에 남아

    코로나19 스파이크 단백질, 최대 4년까지 뇌에 남아

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    코로나19 팬데믹이 공식적으로 물러간 시점을 꼽자면 2023년 5월 코로나19 위기단계가 ‘심각’ 에서 ‘경계’로 하향 발표된 때일 것이다. 그리고 올해 5월부터 다시 ‘경계’에서 ‘관심’ 단계로 하향 조정되면서 사실상 엔데믹도 끝을 고하나 싶었다.

    하지만 그 이후에도 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)에 대한 연구는 지속돼 왔다. 최근 발표된 연구에 따르면 우리는 여전히 이 바이러스의 영향을 벗어나지 못했다. 바이러스가 세포에 침입하기 위한 ‘스파이크 단백질’이 감염 후 최대 4년 동안 뇌수막과 두개골 골수에 남아있을 수 있다는 연구 결과다.

     

    완치 후에도 남는 스파이크 단백질

    헬름홀츠 뮌헨 지능형 생명공학 연구소장 알리 에르튀르크 교수 연구팀은 새로운 인공지능 기반 영상 기술을 개발했다. 장기나 조직 샘플을 투명하게 만들어, 세포 구조와 대사 산물 등을 3차원 시각화할 수 있는 기술이다. 

    연구팀은 이 기술을 통해 코로나19에 감염된 인간 환자와 감염된 실험용 쥐의 조직 샘플에 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질이 존재한다는 것을 발견했다. 게다가 이 단백질은 감염 후 몇 년이 지나도 두개골의 골수 및 수막에서 농도가 증가한다는 것도 밝혀냈다.

    스파이크 단백질은 바이러스의 침투를 위한 선봉대와 같다. 면역 체계의 관점에서는 여전히 침입자이고 이물질이라는 것이다. 따라서 이들이 골수와 수막에 오랫동안 존재함으로써 만성 염증을 일으키는 원인이 될 수 있다. 

    체내 어디서든 만성 염증이 발생할 경우, 염증 물질이 혈류를 타고 온몸으로 퍼져 갖가지 문제를 일으킬 가능성을 높인다. 염증 물질이 뇌로 유입될 경우, 신경퇴행성 질환이 발생할 우려도 높다. 즉, 뇌에서 직접적으로 발생한 만성 염증은 여러 신경퇴행성 질환을 일으킬 수 있는 핵심 요인이 된다.

    에르튀르크 교수는 “우리가 확보한 데이터와 연구결과는 스파이크 단백질이 장기적으로 신경계에 영향을 미칠 수 있음을 보여준다”라며 “여기에 뇌 노화가 빨라지는 요인이 더해진다면 개인에 따라 5년~10년 가량의 ‘건강한 뇌 수명’을 잃을 가능성이 있다”라고 이야기했다.

    골수와 수막에 존재할 수 있는 스파이크 단백질 / 출처 : 'Cell Host & Microbe'
    골수와 수막에 존재할 수 있는 스파이크 단백질 / 출처 : 'Cell Host & Microbe'

     

    백신 접종을 권장하는 이유

    한편, 연구팀은 mRNA 코로나19 백신이 이러한 스파이크 단백질의 축적을 상당히 줄여준다는 사실도 함께 발견했다. 연구팀이 사용한 백신은 바이오엔테크(BioNTech)와 화이자(Pfizer)의 협력으로 개발된 ‘코미나티(Comirnaty)’ 백신이다. 아스트라제네카나 얀센, 노바백스 등 다른 백신들은 이번 연구에서 사용되지 않았다.

    mRNA 백신을 접종한 쥐는 대조군에 비해 뇌 조직 및 두개골 골수에서 스파이크 단백질 수치가 낮아지는 결과를 보였다. 약 50%의 감소율이다. 백신을 맞으면 축적된 스파이크 단백질이 감소하지만, 여전히 절반 가량의 단백질이 잔류한다는 뜻이다.

    그러나 에르튀르크 교수는 이 대목을 “중요한 단계다”라고 말했다. 그는 “바이러스 감염으로 인한 장기적 영향을 완전히 해결하기 위한 ‘추가 개입’이 필요하다는 점을 보여준다”라고 이야기했다. 백신을 접종해 50%의 감소율을 보였다는 결과도 물론 의미가 있지만, 정말 중요한 것은 ‘후속 요법이 필요하다’라는 사실 자체라는 것이다.

    백신을 접종한다고 해도 감염을 완전히 예방할 수 있는 것은 아니다. 백신을 접종한다고 해도 기존에 축적된 스파이크 단백질의 50% 가량은 남는다. 다만, 이는 개인적인 선택의 문제다. 어떤 사람에게는 이 50%의 감소율 또한 충분히 의미 있을 수 있기 때문이다. 이는 코로나19의 기세가 꺾인 지금도 여전히 백신 접종을 권장하는 근거로 활용될 수 있다.

     

    코로나19, 아직 끝나지 않았다

    2023년 10월 기준으로 전 세계적으로 약 7억 명의 코로나19 확진자가 발생했다는 통계가 있다. 하지만 이는 공식 통계에 기반한 수치다. 실제로는 이보다 훨씬 많은 감염자가 발생했을 거라는 추정이 합리적이다. 우리나라 역시 공식 통계상으로는 2천만 명 이상으로 집계됐지만, 실제 감염됐던 사람은 더 많을 것이라 보는 것이 타당하다.

    즉, 그만큼 많은 사람들이 머릿속에 여전히 SARS-CoV-2 바이러스의 스파이크 단백질이 축적돼 있을 거라는 의미다. 이는 분명한 공중보건 차원의 문제다. 에르튀르크 교수 역시 “이는 개인의 건강 문제가 아닌 사회적 문제”라고 언급했다.

    이번 연구를 통해 코로나19 감염으로 인한 신경계 질환의 발생 위험을 인식했다는 것이 중요하다. 스파이크 단백질을 통해 이와 관련된 바이오마커를 제시할 수도, 축적된 단백질을 제거하기 위한 표적 요법을 개발할 수도 있기 때문이다.

    엔데믹 선언 후에도 적지 않은 시간이 흘렀지만, 여전히 코로나19는 사람들의 인식에서 멀어지지 않았다. 이 바이러스가 남기고 간 유산을 청산하기 위해서도 앞으로 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 보인다.

  • 어린 시절 비타민 D 부족, 자가면역질환 원인일 수 있어

    어린 시절 비타민 D 부족, 자가면역질환 원인일 수 있어

    ※ 상기 이미지는 기사 내용과 직접적인 연관이 없음 / Designed by Freepik (https://www.freepik.com/)
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    ‘자가면역질환’은 한 마디로 ‘스스로 공격하는 질환’이다. 몸의 방어를 담당하는 면역체계가 본인의 세포들을 침입자로 인식해 공격하는 것이다. 현재까지 알려진 자가면역질환은 80종 이상이며, 그 증상과 실제 영향은 개인마다 다르다. 정확한 발병 원인도 뚜렷하게 밝혀지지 않아, 여전히 원인을 찾기 위한 연구가 이루어지고 있다.

    이에 대해, ‘어린 시절의 비타민 D 부족으로 인해 자가면역질환 발병 위험이 높아진다’는 연구결과가 제기됐다. 어린 시절에 발달하는 ‘흉선(thymus)’이 비타민 D 부족으로 인해 더 빨리 기능 저하를 일으킨다는 것이다.

     

    면역 세포들의 교관, ‘흉선’

    흉선은 가슴 한복판, 심장 위쪽 즈음에 위치한 기관이다. ‘가슴샘’이라고도 불린다. 면역 체계에 있어 중요한 역할을 하는 기관으로, 면역 세포 중 하나인 ‘T세포’의 성장과 훈련을 담당한다. 면역 세포들을 가르치는 교관 역할인 셈이다. 

    골수에서 만들어진 T세포는 미성숙한 상태로 흉선으로 이동한다. 이때 T세포는 흉선에서 ‘자가 세포’, 즉 ‘나 자신의 세포’를 구별할 수 있도록 훈련을 받으며 완전한 기능을 수행할 수 있게 된다. 이때 자가 세포를 제대로 인식하지 못하는 T세포는 제거되는 것이 정상적인 프로세스다. 아군과 적군을 구별하지 못하는 군인에게 임무를 부여할 수는 없기 때문이다.

    또한, 흉선은 면역 기능에 영향을 주는 ‘티모신’ 등의 호르몬을 분비하는 장소이기도 하다. 이를 통해 면역 세포의 발달 및 활성화가 조절된다. 이런 식으로 면역 체계를 형성하는 데 기여한 흉선은 나이가 들면서 ‘노화’된다. 성인이 되면 대부분의 T세포가 필요한 훈련을 마치고 역할을 수행할 수 있는 상태가 되므로 흉선의 크기와 기능이 줄어드는 것이다. 

     

    역할 미완성 상태에서 노화

    캐나다 맥길 대학은 자가면역질환의 발생 원인을 ‘흉선’에서 찾아야 한다는 연구결과를 내놓았다. 흉선은 어린 시절 면역 시스템을 구축하고 조절하는 역할을 맡는다. 그런데 그 임무를 완료하지 못한 채 노화돼 버림으로써, T세포의 훈련이 불완전한 상태로 남는다는 것이다.

    앞서 이야기한 것처럼, T세포는 흉선에서 자가 세포를 구별하는 훈련을 받는다. 그런데 흉선이 너무 일찍 기능을 잃으면 ‘피아 구분을 하지 못하는 T세포’가 제거되지 못한 채 면역 임무에 투입될 수 있다. 이로 인해 T세포가 정상 조직을 공격하는 자가면역질환 발생 위험이 높아지는 것이다.

     

    면역 세포 미성숙, 원인은 비타민 D 부족

    이러한 현상이 발생하는 원인으로, 맥길 대학 연구팀은 ‘비타민 D 부족’을 꼽았다. 어린 시절에 비타민 D가 충분히 공급되지 않으면, 흉선이 제 역할을 하지 못한 채 기능 저하를 일으킨다는 이야기다. 연구를 주도한 맥길 대학 생리학과 교수 존 화이트는 “일찍 노화된 흉선으로 인해 면역 체계에 누출이 발생한다”라고 이야기했다.

    맥길 대학 연구팀은 쥐를 대상으로 실험을 진행했다. 체내에서 비타민 D를 생성할 수 없는 쥐를 대상으로, 흉선과 면역 시스템에 어떤 영향이 있는지를 분석했다. 그 결과, 비타민 D 결핍 상태에서 T세포의 성숙 및 훈련이 제대로 이루어지지 않는다는 점을 확인했다.

    이 연구가 쥐를 대상으로 이루어진 결과라는 점은 분명 한계가 있다. 하지만 흉선이라는 기관이 기능하는 방식은 인간에게서도 비슷하게 나타난다. 따라서 ‘비타민 D가 부족하면 흉선이 제 역할을 하지 못할 수 있다’라는 결과는 보다 진중하게 받아들여야 할 필요가 있다.

     

    비타민 D, 충분히 보충해야

    지난 달, 성인들의 비타민 D 섭취가 부족하다는 통계가 발표된 바 있다. 심지어 통계에서 제시된 기준치는 국제적인 권장량에 비해 더 적은 양이었음에도, 우리나라 성인들은 3분의 1도 되지 않는 양만 섭취하고 있는 것이 현실이다.

    성인들이 이러한데, 어린이들이라고 사정이 다르지 않을 것이다. 19세 이상 성인을 대상으로 했을 때 비타민 D 섭취 비율은 29.4%였다. 이를 전 연령으로 확대하면 31.4%가 나온다. 비율이 조금 높아지기는 했으나, 여전히 권장량을 충분히 섭취하고 있다고는 보기 어렵다.

    맥길 대학의 연구결과에서 주장하고 있는 것처럼, 어린 시절의 비타민 D 부족이 실제로 자가면역질환의 발병으로 이어지는지에 대해서는 보다 명확한 검증이 필요하다.

    다만, 그 여부와 무관하게 면역 체계를 성장시키고 확립해야 하는 시기라는 점에서 어린 시절의 비타민 D 섭취는 성인들보다 더 중요하다고 할 수 있다. 전문가와의 상담을 통해 보다 신뢰할 수 있는 섭취량 기준을 확인하여, 튼튼한 면역 체계를 가질 수 있도록 신경써야 할 필요가 있다.

  • 뼈의 재형성, ‘골 리모델링’ 바로알기

    뼈의 재형성, ‘골 리모델링’ 바로알기

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    골다공증 및 골밀도 감소는 본래 고령층, 최소 중장년 이상에서 많이 발생하는 것으로 알려져 있다. 이는 여전히 유효한 이야기지만, 최근에는 보다 이른 나이에서도 뼈 건강과 관련된 문제들이 발생하는 사례가 늘어나고 있다.

    사실 의외의 현상은 아니다. 운동 부족과 영양 불균형을 겪는 젊은이들의 비율이 적지 않다는 것, 그로 인해 대사 질환이나 심혈관계 질환이 젊은 층에서도 늘어나고 있다는 것은 이미 확인된 바 있다. 그렇다면 뼈 건강 문제라고 해서 예외일 수는 없다는 게 합리적이다.

    뼈에 관련해 사람들이 흔히 가지고 있는 오해가 있다. 골절을 겪은 후 회복되면 기존에 비해 뼈가 약해진다고 생각하는 것이다. 심지어 뼈는 한 번 부러지면 회복되지 않는다는 극단적 믿음을 가지고 있는 경우도 있다. 이는 뼈의 재생성 과정에 대한 정보가 충분하지 않기 때문일 것이다.

    뼈의 특성과 재생성 원리, 그리고 골다공증과 같은 뼈 건강 관련 질환에 대해 알아보도록 한다.

     

    뼈 조직의 특성

    뼈는 우리 몸을 지탱하는 축과 같다. 가벼우면서도 높은 강도를 가지고 있기 때문에, 다른 유동성 있는 조직을 지탱해주는 단단한 줄기와도 같다. 이는 뼈 조직이 복잡한 미세 구조로 이루어져 있기 때문에 가능한 일이다.

    뼈는 몸의 지지대 역할을 넘어, ‘갑옷’으로서도 기능한다. 뇌, 심장, 폐 등 중요한 장기는 대개 뼈 안쪽에 자리잡고 있기 때문에, 이를 통해 1차적인 보호를 받는 것이다. 또한, 뼈는 칼슘을 비롯한 주요 무기질을 저장해두는 창고로서의 기능도 하고 있다.

    또한, 흔히 ‘골수’라 부르는 혈액 세포 생성 조직도 뼈 안에 자리잡고 있으며, 대사 조절에 영향을 미치는 일부 호르몬은 뼈에서 분비되기도 한다.

    뼈 하면 떠오르는 단단하고 딱딱한 이미지 때문에 잘 알려져 있지는 않지만, 뼈는 다른 조직에 못지 않게 뛰어난 재생능력을 가지고 있다. 손상이나 골절이 발생해도 스스로 치유되며, 근육처럼 이전보다 더 강해지기도 한다. 이는 뼈의 지속적인 ‘재형성’ 덕분에 가능한 일이다.

     

    뼈의 재형성 과정

    손상이나 골절을 겪지 않더라도, 뼈는 주기적으로 재형성 과정을 거친다. 뼈 역시 생체조직이므로 당연한 현상이지만, 이 또한 뼈의 이미지 덕분에 잘 알려져 있지 않은 사실이다.

    뼈의 재형성 과정을 가리켜 ‘골 형성’ 또는 ‘골 리모델링’이라 이야기한다. 이는 손상되거나 노후된 뼈 조직을 제거하는 ‘파골(Resorption)’과 새로운 뼈 조직을 만드는 ‘조골(Ossification)’로 나뉜다. 파골을 담당하는 세포와 조골을 담당하는 세포가 서로 적절한 균형을 이루기 때문에 정상적인 뼈 조직의 구조가 유지될 수 있는 것이다. 

    파골세포는 낡거나 손상된 뼈를 녹이고 흡수하는 역할을 한다. 이 과정이 보통 2~3주 걸린다. 낡은 뼈가 분해돼 사라진 자리에는 조골세포가 새로운 뼈를 만든다. 이 과정에서 뼈의 구조와 강도가 재조정되며, 필요에 따라 뼈 형태가 변할 수도 있다. 대략 3~4개월의 시간이 소요된다.

     

    재형성 과정의 불균형, 왜 생기나?

    이 대목에서 의문이 들 수 있다. 구체적인 시간은 다소 차이가 있을 수 있지만, 근본적으로 파골은 속도가 빠르고, 조골은 속도가 느린 편이다. 빠르게 부수고 느리게 재형성되는 이 두 과정이 어떻게 균형을 이룰 수 있을까?

    실제로 뼈 조직의 파골은 빠르게 이루어져 공간을 먼저 확보하고, 그런 다음 조골 작용이 시작된다. 기존에 들어서 있던 건물을 철거하고 그 자리를 정리한 다음 새로운 건축이 시작되는 것과 같다. 철거와 재건축 시 기존 구조의 안전성을 고려하는 것처럼, 뼈 조직 역시 재형성 과정에서 주변 조직과의 균형을 고려해 이루어진다.

    뼈 조직은 손상, 스트레스 반응, 호르몬 등에 의해 파골과 조골을 조절하며 재형성을 진행한다. 철거와 재건축을 보다 넓은 관점에서 바라보며 적절한 시점에 진행하도록 조율하는 것과 유사하다. 

    이 과정은 지속적으로 진행되는데, 파골세포의 활동이 증가하며 뼈 조직의 분해가 급속하게 빨라지는 반면, 조골세포의 골형성 속도가 그에 미치지 못하면 문제가 생긴다. 흔히 말하는 골밀도 감소 및 골다공증과 같은 질환이 생기는 것이다.

     

    골밀도 감소와 골다공증의 핵심 원리

    원인으로는 파골 과정이 정상보다 빨라지거나, 조골 작용이 정상보다 느려지는 경우로 나눠볼 수 있다. 보통은 조골 작용이 느려지는 경우가 더 흔하게 나타난다. 예를 들어, 완경 후 여성의 경우, 에스트로겐 수치가 감소하면서 조골 작용을 둔화시키는 경향이 있어, 중장년 여성에게서 골다공증이 흔하게 나타난다.

    이밖에 뼈 형성에 필수인 칼슘과 비타민 D 섭취가 부족한 경우, 운동 부족으로 조골세포 자극이 줄어든 경우에도 뼈 형성에 지장이 생긴다. 운동을 통해 뼈에 적당한 수준의 스트레스를 가해줘야만 조골이 촉진되기 때문이다.

    호르몬 변화를 제외한 나머지는 모두 생활습관과 관련된 문제다. 파골이 정상보다 빨라지는 것은 특별한 질환이나 이상이 없는 한 거의 일어나지 않는다. 하지만 조골이 정상보다 느려지는 것은 무척 흔한 일이다. 젊은 사람들이 간과하기 쉽지만, 모든 생활습관은 누적된다. 언젠가 반드시 다가올 중장년 이후의 삶을 생각해둬야 하는 이유다.

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