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평균 20여 년에 걸친 뇌 변화를 추적한 결과, 경도 인지장애(Mild Cognitive Impairment, MCI) 발생 위험 요인이 발견됐다. 이번 연구는 1995년 당시 평균 55세에 인지 기능이 정상이었던 185명을 대상으로 2023년까지 추적 관찰한 결과다. 1995년 미국 국립보건원(NIH)에서 시작돼, 2015년부터는 존스홉킨스 대학에서 이어받아 연구를 진행했다.

인지장애, 백질 크기와 뇌실 부피 중요

「JAMA Network Open」에 최근 게재된 연구에 따르면 ‘백질 수축률’과 ‘뇌실 확장률’이 높을 경우 MCI의 조기 발병에 영향을 미쳤다. 백질 수축의 경우 86% 더 높은 위험을 보였고, 뇌실 확장은 71% 더 높은 위험을 나타냈다.

뇌의 백질은 뇌 외부에 위치해 있다. 주로 신경섬유로 구성돼 있으며, 정보 전달 및 처리에 중요한 역할을 한다. 신경 신호의 전도를 빠르게 하고, 기억이나 학습, 문제해결 등의 인지 기능을 지원한다. 즉, 백질이 수축할 경우 신경 신호의 전달이 떨어지므로 인지 기능에 영향을 미칠 수 있다.

한편, 뇌실은 뇌의 안쪽에 뇌척수액(CSF)이 채워진 공간을 말한다. 뇌를 물리적 충격으로부터 보호하고, 영양을 공급하며 노폐물을 제거하는 등의 역할을 한다. 하지만 뇌의 공간은 한정적이기 때문에, 뇌실의 부피가 증가한다는 것은 뇌가 손상되거나 축소된다는 것을 의미한다. 뇌실 확장은 신경세포 손상, 백질 감소와 연관이 있기 때문에 인지 기능 저하와 연관된다.

백질 수축과 뇌실 확장은 별개의 개념이 아닌 하나의 과정으로 묶을 수 있다. 백질 크기가 줄어들면 그 빈공간 만큼 뇌실이 확장되기 때문이다. 노화나 퇴행성 질환으로 신경세포가 손상되거나, 신경 섬유의 미엘린 수초가 손상되는 경우, 혹은 혈관 문제로 뇌에 공급되는 혈류가 감소할 경우 백질 수축과 그로 인한 뇌실 확장을 유발할 수 있다.

뇌실 확장을 유발하는 다른 이유들

한편, 뇌실은 다른 원인에 의해서도 확장될 수 있다. 백질 외의 다른 부위에서 손실이 발생했을 때, 또는 뇌척수액의 양이 증가했을 때 뇌실의 부피가 늘어난다. 감염 또는 염증 등이 발생했을 때 면역 반응에 따라 뇌척수액이 증가할 수 있으며, 뇌혈관 손상으로 뇌척수액 흡수가 원활하지 않게 되면서 양이 늘어나는 경우도 있다. 

지주막하 뇌출혈 등으로 인한 혈액 유입 역시 뇌척수액의 주된 원인 중 하나다. 뇌는 혈액 공급이 매우 풍부한 기관이다. 따라서 지주막하 뇌출혈이 발생할 경우, 많은 양의 혈액이 지주막하 공간에 유입되면서 뇌척수액의 양을 급격하게 증가시킬 수 있다. 

뇌척수액의 양이 늘어나면 이를 수용하기 위해 뇌실의 부피가 늘어난다. 하지만 여기에도 한계가 있기 때문에, 결과적으로는 뇌압이 상승하면서 뇌 전체를 압박하기 때문에 더 큰 후속증상을 일으킬 수 있다.

뇌척수액 속 아밀로이드 단백질 비율

한편, 당뇨를 앓고 있는 경우 MCI로 진행될 위험이 평균 41% 더 높은 것으로 나타났다. 당뇨로 인한 고혈당 상태가 유지될 경우, 뇌에 독성을 미쳐 신경세포 손상을 유발할 수 있다. 또한, 인슐린 투여 및 당뇨 증상 완화 치료 등으로 인해 저혈당이 발생하면, 뇌에서 필요로 하는 에너지원이 부족해지므로 인지기능 저하를 초래할 수 있다.

이외에 당뇨는 체내 만성 염증 상태를 유발해 뇌에 영향을 미칠 수도 있으며, 신경 섬유를 손상시켜 백질이 축소됐을 때와 유사한 악영향을 미칠 수 있다. 당뇨 자체가 아밀로이드 베타 펩타이드(Aβ)의 축적을 촉진할 수도 있다.

또한, 뇌척수액에 포함된 아밀로이드 베타 펩타이드(Aβ)의 비율도 중요하다. Aβ는 알츠하이머 유발과 관련된 단백질로 알려져 있으며, 주로 Aβ 42와 Aβ 40 두 가지 형태로 존재한다. 이 둘의 비율은 알츠하이머의 발병 여부를 판단하는 지표 역할을 한다. 

즉, Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 적정 수준 이상을 유지해야만 뇌 건강 및 정상 인지 기능이 유지되고 있는 것으로 본다. 이번 연구에 따르면 Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 정상치보다 낮을 경우 MCI 발병 위험이 48% 더 높은 것으로 나타났다.

‘Aβ 42와 Aβ 40의 비율이 낮다’는 것은 Aβ 42의 양이 상대적으로 많거나, Aβ 40의 양이 상대적으로 적다는 것을 의미한다. 이는 Aβ 42 축적이 증가하고 있음을 나타낸다. Aβ 42는 보다 더 긴 사슬 구조를 가지고 있어, 아밀로이드 플라크를 형성하는 경향이 더 높다. 즉, 인지장애 및 알츠하이머를 유발할 위험이 크다는 것이다.

인지장애를 유발하는 다양한 지표들

정리하자면 이렇다. 뇌의 백질 수축이 발생할 경우 정상에 비해 MCI 발생 위험이 86% 더 높고, 뇌실 부피 확장이 발생할 경우 71% 더 높다. 당뇨를 앓고 있을 경우 평균 41% 더 높고, 뇌척수액 속 Aβ 42와 Aβ 40 비율이 정상치보다 낮을 경우 48% 더 높은 위험도를 가진다. 당뇨와 Aβ 비율 비정상이 모두 발생했을 경우의 MCI 발생 위험도는 55%로 나타났다.

이는 인지장애 및 퇴행생 뇌질환을 예상할 수 있는 지표가 더욱 다양화되었음을 보여준다. 예방을 위해 어느 포인트에 집중해야 하는지, 어떤 전략을 수립해야 하는지 그 방향성을 제시하는 데도 도움이 될 것이다. 알츠하이머를 비롯한 치매는 일단 발병하면 되돌릴 수 없다. 따라서 그 전단계에 해당하는 MCI부터 예방하거나 발병을 최대한 지연시키기 위한 관리가 필요하다.

이번 장기 연구는 평균 20여 년, 최대 27년 동안의 뇌 변화 과정을 담아내고 있다. 위의 다양한 요소들이 서로 어떻게 영향을 주고받는지, 그리고 뇌에 구체적으로 어떤 문제를 일으키는지를 깊이 있게 이해하는 데 좋은 자료가 될 것이다.

치매의 대부분을 차지하는 알츠하이머는 대표적인 ‘특발성 질환’이다. 이는 정확한 원인이 밝혀지지 않은 질환을 의미한다. 다만, 기존까지는 알츠하이머를 유발하는 주요 원인으로 ‘아밀로이드 베타(Amyloid-β)’라는 이름의 단백질이 지목돼 왔다. 아밀로이드 베타 단백질이 뇌에 축적됨으로써 인지 기능이 떨어진다는 이론이다.

하지만 이에 완전히 반대되는 연구결과가 새롭게 등장했다. 미국 신시내티 대학의 연구팀은 오히려 ‘뇌에서 아밀로이드 베타 단백질이 줄어드는 것이 인지 저하의 원인이다’라는 내용을 발표했다. 이들은 뇌 단백질의 양을 증가시키는 것이 오히려 대응 방안이라고 이야기했다. 기존 통용되는 이론과 완전히 반대되는 내용이다.

플라크 쌓여도 발병하지 않는 경우 많아

신시내티 의과대학의 신경학 분야 교수인 알베르토 J. 에스페이 박사는 미국 건강/의학 전문 미디어 ‘메디컬뉴스 투데이’를 통해 “아밀로이드 베타 단백질이 축적돼 플라크가 형성된 사람들 중 대부분이 알츠하이머에 걸리지 않는다”라고 이야기했다. 그러면서 그는 아밀로이드 베타 플라크가 생긴 사람 중 5분의 1 정도만이 알츠하이머에 걸린다는 통계를 제시했다.

에스페이 박사는 “아밀로이드 베타 단백질이 축적돼 있음에도 인지 기능이 정상적일 수 있는 이유는, 그 사람들이 충분한 Aβ42 단백질을 생산해내고 있기 때문”이라고 설명했다. Aβ42 단백질은 아밀로이드 베타 단백질의 일종으로, 뇌를 방어하는 과정에서 생성돼 그 양이 많아질 경우 플라크를 형성한다.

새로운 치료법이 Aβ42 단백질 수치 증가시켜

에스페이 박사의 연구팀은 알츠하이머 치료를 위해 승인된 24종의 임상시험으로부터 무작위로 26,000명의 데이터를 확보하여 분석했다. 연구팀은 새롭게 시험 중인 치료법이 의도치 않게 뇌의 Aβ42 단백질 수준을 증가시키고 있다는 점에 주목했다. 

에스페이 박사는 “Aβ42 단백질은 다양한 독성 및 감염 노출로부터 뇌를 방어하는 과정에서 생성된다”라며, “이 과정에서 Aβ42 단백질은 아밀로이드 플라크로 변형되며 기능을 멈춘다. 즉, 플라크는 Aβ42 단백질의 무덤인 셈”이라고 설명했다.

연구팀은 특정 단백질이나 세포를 표적으로 삼는 ‘단클론 항체 치료’를 통해 아밀로이드 플라크 감소 및 Aβ42 단백질 증가가 인지 기능의 변화와 연관이 있는지를 확인하고자 했다. 이를 위해 단클론 항체 치료 결과로부터 데이터를 수집해 분석을 진행했다.

Aβ42 단백질 수치가 높을수록 인지 기능 잘 유지돼

연구 데이터를 분석한 결과, 단클론 항체 치료를 시행한 후 Aβ42 단백질 농도가 높은 경우, 인지 저하 속도, 임상적 퇴화 속도가 더 느리게 나타난다는 것을 발견했다. 다만 Aβ42 단백질 농도와 인지 저하 사이의 직접적인 인과관계가 증명되지는 않았다.

이 결과에 대해 에스페이 박사는 “별로 놀랍지 않았다”라고 답했다. 그는 “이전 연구를 통해 뇌 척수액의 Aβ42 농도가 일정 수치 이상일 경우, 아밀로이드 플라크가 얼마나 많이 축적돼 있든 상관 없이 인지 기능이 정상이었음을 확인했다”라고 이야기했다.

즉, 흔히 알려진 아밀로이드 베타 단백질의 ‘축적’이 아니라, Aβ42 단백질의 ‘감소’가 알츠하이머의 핵심 기전이라는 것이 에스페이 박사의 설명이다. 그는 “향후 약물은 Aβ42 단백질을 직접 증가시키는 데 초점을 맞춰야 한다”라며 “우리는 Aβ42 단백질을 증가시킬 수 있는 치료법을 평가하고 있다”라고 덧붙였다.

아밀로이드 축적 외의 원인도 함께 고려해야

노년 정신과 전문의이자 신경과학자인 퍼시픽 브레인 헬스 센터의 다비드 메릴 박사는 에스페이 박사 연구팀이 내놓은 결과에 대해 “Aβ42의 증가가 새로운 치료제가 긍정적인 효과를 설명할 수 있다”라는 의견을 내놓았다. 그러면서 그는 “아밀로이드 베타 단백질 이상의 요인까지를 살펴보는 것이 더 중요하다”라고 덧붙였다.

메랄 박사는 “수많은 연구 결과 덕분에, 우리는 최소 14개의 요인이 알츠하이머 유발에 관여한다는 사실을 알게 됐다”라며 “이들 요인에 변화를 주었을 때, 아밀로이드 베타 및 Aβ42 단백질 수치가 어떻게 변하는지를 연구할 필요가 있다”라고 이야기했다.

기존 이론과 정반대의 주장

이는 알츠하이머가 아밀로이드 베타 플라크로 인해 발생한다는 기존 이론과 완전히 반대되는 주장이다. 해당 분야의 전문가들 중 아밀로이드 베타 이론을 정설로 받아들이고 있었던 사람들의 입장에서는 상당히 충격적일 수 있는 내용이다. 

아직까지 이 내용은 신경과학 분야 전문가들 사이에서 정식으로 논의된 바가 없다. 하지만 알츠하이머에 대해 기존까지 접근하던 방향이 옳은 것인지를 재검토해볼 계기를 마련해줄 수 있을 것으로 보인다.

헬리코박터 감염으로 인한 위 궤양이 치매 위험에 영향을 미친다는 내용이 발표됐다. 헬리코박터 제균 치료를 빨리 시작하면 치매 위험을 낮춘다는 연구 결과다.

헬리코박터 파일로리 균이란?

‘헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori) 균’은 소화성 궤양을 유발하는 대표적인 균이다. 보통 헬리코박터 균이라고 부르며, 위암 발병의 주요 원인 중 하나로 알려져 있다. 주로 위와 십이지장 점막에 서식하며, 생존력이 강해 위산에서도 살아남을 수 있는 것으로 알려져 있다. 

이들은 혈뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)을 통과해 뇌에 신경염증을 유발할 수 있다. 감염을 통해 발생한 염증성 물질이 혈류를 통해 뇌에 도달하고, 혈뇌장벽 투과성을 증가시킴으로써 신경염증을 유발하는 메커니즘이 대표적이다. 또한, 알츠하이머 유발 원인으로 꼽히는 아밀로이드 베타, 타우 단백질의 침착에도 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려져 있다.

헬리코박터 감염으로 발생하는 소화성 궤양은 비타민과 무기질의 흡수를 방해하는 원인이 됨으로써, 신경세포 재생에 영향을 미치게 된다. 또한 장내 미생물군(장내 마이크로바이옴)에 불균형을 일으키고, 뇌 기능에 영향을 미치는 대사산물의 생성에 변화를 일으켜 치매 발병 위험을 높일 수 있다.

소화성 궤양 있으면 치매 발병 위험 높아

가톨릭의대 서울성모병원 정신건강의학과 강동우 교수와 여의도성모병원 뇌건강센터 임현국 교수 연구팀은 헬리코박터 제균 치료 여부에 따른 치매 발병 위험도를 연령대별로 평가하는 연구를 진행했다. 국민건강보험공단 데이터베이스를 활용, 55세~79세 총 47,628명의 참가자를 대상으로 했다.

소화성 궤양 환자의 5년, 10년 추적관찰 내용을 최초 분석한 결과, 건강한 대조군에 비해 치매 발병 위험도가 3배 가량 높아지는 것으로 확인했다. 이는 고혈압, 당뇨, 고지혈증, 허혈성 심질환 등 치매 위험인자로 꼽히는 것들을 통제했음에도 나타난 결과다. 특히 60~70대에서는 알츠하이머성 치매 발병 위험도가 높아지는 것으로 확인됐다.

연구팀은 헬리코박터 파일로리 제균 치료가 위암의 발병 위험을 낮춘다는 기존 연구결과에 주목, 치료 시기에 따른 치매 발병 위험도를 평가했다. 위 궤양 진단 후 6개월 이내에 제균 치료를 시작한 그룹(조기 치료군), 그리고 1년 이후 제균 치료를 시작한 그룹(지연 치료군)을 각각 5년, 10년 추적관찰했다. 

마찬가지로 고혈압, 당뇨, 고지혈증 등 다른 위험인자는 통제한 상태에서 치매 발병 위험도를 비교했다. 분석 결과, 지연 치료군이 조기 치료군에 비해 치매 발병 위험도가 2배 이상 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다.

강동우 교수는 “이번 연구는 헬리코박터 파일로리 감염이 신경퇴행성 질환의 발생 원인과 연관이 있음을 제시한 초기 연구”라고 이야기했다. 또한 강 교수는 “발효 음식, 매운 음식을 즐기는 우리나라 식습관은 위 점막을 자극해 헬리코박터 균 감염을 높일 수 있다”라며 “진단 기술 발전으로 헬리코박터 감염 여부를 정확하게 확인할 수 있는 만큼, 장 건강 및 뇌 건강을 위해 조기 진단이 필요하다”라고 말했다.

이번 연구는 미국 노화학회 공식 학술지인 「Geroscience」에 게재됐다.

헬리코박터 감염과 치료

서울아산병원 질환백과에 따르면 헬리코박터 균의 감염 경로가 무엇인지는 정확하게 알려져 있지 않지만, 사람과 사람 사이에 전파되는 것으로 추정된다. 입에서 입으로 감염되는 경우, 한 그릇에 음식을 놓고 함께 먹는 식습관 역시 전염 사유가 된다. 

헬리코박터 균은 우리나라 성인의 50~60%가 가지고 있으며, ‘감염자의 감수성’에 따라 증상이 다르게 나타난다. 증상으로는 가벼운 수준의 소화불량, 급성위염부터 만성위염, 위 궤양, 십이지장 궤양, 위암 등 심각한 수준까지 나타날 수 있지만, 대부분은 감염돼도 특별한 증상을 나타내지 않기 때문에 모두가 치료를 받아야 할 필요는 없다. 

다만, 대한소화기학회에서 제시한 가이드라인에 따르면, 위 궤양 환자, 합병증을 동반한 십이지장 궤양 환자, 조기 위암 환자 등 일부 질환을 앓고 있는 경우는 치료를 받을 것이 권장된다. 치료의 필요성은 증상의 심각성, 환자의 컨디션 및 위험 요소 등에 따라 달라질 수 있다.

헬리코박터 감염을 예방하기 위해서는 양배추, 브로콜리, 사과 등 위장 건강에 좋은 음식을 섭취하는 것이 좋다. 항산화 물질, 항염증 성분, 식이섬유 등을 통해 위장 점막을 보호하고 염증을 줄임으로써 면역력을 강화하는 것이 핵심이다. 또한, 과식을 피하고 절주, 금연을 습관화하는 것이 좋다. 

헬리코박터 제균치료는 주로 항생제와 위산 억제제를 복용한다. 치료 후에는 세균이 완전히 제거됐는지를 확인해야 하며, 재발 우려가 있으므로 꾸준한 관리가 필요하다.