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  • 헤르페스 바이러스, 알츠하이머 발병 위험과 관계 있어

    헤르페스 바이러스, 알츠하이머 발병 위험과 관계 있어

    이미지 출처 : Motion Elements
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    입 주위에 포진이 생기는 ‘헤르페스’는 비교적 흔한 바이러스다. 보통 시간이 지나면 자연스레 치유되기도 하고, 병원에 가면 더 빠르게 치료할 수 있기 때문에 그리 심각하게 여기지 않는 경향이 있다. 하지만 마냥 그렇게만 생각할 일은 아니다. 최근 영국 의학 저널 <BMJ Open>에 발표된 미국의 대규모 연구에서, 헤르페스 바이러스가 알츠하이머 발병에 기여할 가능성을 언급했기 때문이다. 입술에 물집이 생기는 단순 바이러스가 어떻게 뇌 건강과 연결될 수 있을까?

     

    헤르페스 바이러스의 계보

    서울아산병원 질환백과에 따르면 헤르페스는 1형부터 8형까지 다양한 종류로 나뉜다. 일반적으로 가볍게 여기는 헤르페스는 ‘구순 단순포진’을 일으키는 제 1형(HSV-1)이며, 다른 종류로 갈수록 성기 포진, 거대세포 바이러스, 면역세포 증식 등 심각한 질환으로 이어진다.

    이들과 같은 ‘계통’ 안에 익숙한 이름이 등장한다. 바로 수두-대상포진 바이러스다. 수두와 대상포진은 헤르페스와 서로 다른 질환이지만, 바이러스 차원의 분류에서 보면 ‘헤르페스 바이러스과’로 묶을 수 있다.

    대상포진에 대해 관심을 갖고 찾아본 사람이라면 알고 있겠지만, 대상포진 바이러스는 ‘신경계에 잠복’한다. 바꿔 말하면, 헤르페스 계통에 해당하는 바이러스들은 모두 신경계에 잠복하는 특성을 갖고 있다는 뜻이기도 하다. 신경절에 숨어 있다가 면역력이 떨어지거나 극심한 스트레스에 노출되는 틈을 노려 활동을 시작하는 것이다.

    헤르페스, 수두-대상포진 등의 바이러스는 신경절에 잠복해있다가 기회를 노려 감염을 일으킨다 / 이미지 출처 : Motion Elements
    헤르페스, 수두-대상포진 등의 바이러스는 신경절에 잠복해있다가 기회를 노려 감염을 일으킨다 / 이미지 출처 : Motion Elements

     

    헤르페스 바이러스와 알츠하이머

    지난 1월, 영국 옥스퍼드 대학과 미국 터프츠 대학에서 진행한 공동 연구에서는 ‘머리 부분의 외상’이 신경 퇴행성 질환 위험을 높인다는 내용의 연구를 발표한 바 있다. 입술 및 주변부 포진을 일으키는 HSV-1은 통계적으로 80% 이상의 사람들에게서 발견된다. 평상시 잠복해 있다가 기회가 있을 때 신경계로 침투해 문제를 일으킨다.

    지난 4월 초 <네이처(Nature)>에 게재된 미국 스탠포드 의대 주도의 연구에서는 대상포진 백신을 접종할 경우 치매 발생 가능성을 20% 낮춘다는 결과를 발표했다. 백신을 접종한 시점으로부터 약 7년간의 추적 관찰을 수행했으며, 이후 약 2년에 걸쳐 전 세계 여러 국가에서도 같은 결과가 나타났다는 것을 확인함으로써 신빙성을 얻었다.

    이로부터 며칠 뒤, 국내 연구팀에서도 같은 맥락의 연구가 발표됐다. 고려대 의대 및 동아대 의대 연구팀이 HSV-1 감염으로 뇌의 면역세포에 영향을 미친다는 연구 결과를 내놓은 것이다. 이러한 일련의 연구 사례들은 모두 하나의 결론으로 귀결된다. 신경계통에 영향을 미치는 바이러스는 알츠하이머 발병 위험과 연관이 있다는 것이다.

     

    잠복 바이러스의 뇌 건강 위협

    알츠하이머와 관련된 연구에서 헤르페스와 같은 신경계 바이러스를 주목하는 포인트는 ‘잠복과 재활성화’에 있다. 이번에 영국 의학 저널을 통해 발표된 연구에서는 HSV-1의 영향과 함께 ‘항헤르페스 약물’의 잠재적 보호 효과에 초점을 맞췄다.

    연구팀은 2006년부터 2021년 사이에 미국에서 이루어진 행정 청구 데이터를 활용했다. 알츠하이머 진단을 받은 사람들과 신경계 질환 병력이 없는 사람들을 각각 하나씩 대조해 약 34만5천 쌍을 분석했다. 

    그 결과, 알츠하이머 진단을 받은 사람 중에는 HSV-1를 진단받은 사람이 약 1,500명, 건강한 사람들 중에는 HSV-1를 진단받은 사람이 약 820명으로 나타났다. 검토한 전체 인원 수에 비하면 매우 적은 수지만, 비율로 따지면 알츠하이머 환자의 HSV-1 진단 사례가 약 2배 가량 많았다. 

    이 전체 인원 중 약 40%는 항헤르페스 약물을 복용했다. 약물을 복용한 사람과 그렇지 않은 사람을 비교한 결과, 항헤르페스 약물을 복용한 사람의 알츠하이머 발병 위험이 17% 가량 낮았다. 

    위 내용을 간단하게 정리하자면, HSV-1가 알츠하이머 발병 위험에 영향을 미치는 것은 맞다. 다만, 통계상 절대적인 수치는 매우 적기 때문에 결정적인 원인이라 할 수는 없다. 실제로 알츠하이머는 여러 가지 위험 요인이 복합적으로 작용하는 질환이다. 그 여러 요인 중 HSV-1가 함께 포함돼 있을 뿐이다.

     

    신경계통 바이러스에 유의

    연구팀은 이런 식으로 HSV-2(성기 포진 바이러스), 수두-대상포진 바이러스, 거대 세포 바이러스 등 다른 헤르페스 바이러스의 잠재적 위험에 대해서도 조사했다. 그 결과, HSV-2와 수두-대상포진 바이러스는 모두 알츠하이머 발병 위험과 관련이 있는 것으로 나타났다. 기존에 발표됐던 연구 사례들을 다시 한 번 뒷받침하는 결과가 나온 셈이다.

    연구팀은 이러한 바이러스들이 알츠하이머 발병 위험을 높이는 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다고 이야기했다. 애당초 알츠하이머의 정확한 발병 기전 자체가 여전히 연구 중인 영역이니, 앞으로도 추가 연구가 필요할 것으로 보인다. 하지만 바이러스를 중심으로 하는 접근 방향에 대해서는 머지 않아 결론이 나올 것으로 기대된다.

    알츠하이머의 원인에 대한 연구 중, 바이러스와 관련된 영역에서는 상당한 진전을 보이고 있다 / 이미지 출처 : Motion Elements
    알츠하이머의 원인에 대한 연구 중, 바이러스와 관련된 영역에서는 상당한 진전을 보이고 있다 / 이미지 출처 : Motion Elements

     

  • 알츠하이머와 바이러스 감염, 명확한 연결고리 확인

    알츠하이머와 바이러스 감염, 명확한 연결고리 확인

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    알츠하이머 발병 메커니즘에 대한 연구가 지속되는 가운데, 일부 바이러스 감염이 영향을 줄 수 있다는 내용의 연구들도 주목을 받고 있다. 이 와중에 국내 연구팀이 새로운 치료 후보물질을 활용해, 알츠하이머와 바이러스 감염 사이의 연결고리를 입증하고 끊어내는 데 성공했다.

     

    알츠하이머와 바이러스 감염의 연관성

    알츠하이머는 전체 치매 중 약 60~70%를 차지하는 유형으로, 여러 종류의 치매 중 가장 흔하다. 일반적으로 알츠하이머는 ‘아밀로이드 베타 단백질’과 ‘타우 단백질’이 축적돼 발생하는 것으로 알려졌지만, 최근 이와 다른 접근법으로 발생 메커니즘을 연구하는 움직임이 늘어나고 있다.

    그중 최근 연구에서는 신경계에 영향을 미치는 바이러스로 인해 알츠하이머와 같은 퇴행성 뇌질환이 발병할 수 있다는 결과를 내놓기도 한다. 신경계 염증이 알츠하이머의 유발 및 진행의 원인이라는 연구도 있었고, 대상포진 백신을 접종한 노인들에게서 치매 발병 건수가 줄었다는 연구도 발표된 바 있다.

    또한, HSV-1(단순 헤르페스 바이러스 1형)으로 인해 발병할 수 있다는 연구도 있었다. 그러나 알츠하이머와 바이러스 감염이 어떤 관련이 있는지, HSV-1 감염이 퇴행생 뇌질환을 어떻게 가속시키는지에 대해서는 명확히 규명된 바가 없다.

    고려대학교 의과대학 융합의학교실 신옥 교수는 동 대학 오수진 박사와 동아대학교 의과대학 윤진호 교수와 함께 연구팀을 구성해 알츠하이머와 바이러스 감염 사이의 연관성을 밝혔다. 이와 함께 신약 후보물질인 ‘ALT001’을 활용해 둘 사이의 연결을 차단하는 데 성공했다.

     

    HSV-1 감염, 알츠하이머 가속화 입증

    연구팀은 먼저 HSV-1 감염으로 인해 뇌의 면역세포인 ‘미세아교세포’ 기능에 영향이 있는지를 분석했다. ▲생쥐와 인간 유래 미세아교세포 ▲미세아교세포-신경세포 공배양 모델 ▲뇌 오가노이드 등 다양한 시스템을 활용했다. 

    분석 결과, HSV-1 감염이 세포 내에서 손상된 미토콘드리아를 선택적으로 제거하는 과정인 ‘미토파지(Mitophagy)’를 방해한다는 것을 확인했다. 손상된 미토콘드리아 제거가 방해를 받으면서, 세포 전체에 걸쳐 미토콘드리아 기능이 저하된다는 것이다.

    또한, HSV-1 감염은 아밀로이드 플라크와 같은 단백질 응집체를 제거하기 위한 식세포작용을 방해한다는 것도 확인됐다. 아밀로이드 플라크는 기존까지 알츠하이머의 주된 원인으로 알려져 왔다. 즉, HSV-1 감염이 퇴행성 뇌질환을 가속화할 수 있음이 입증된 것이다.

     

    바이러스 억제로 신경계 퇴행 치료

    연구팀은 이러한 실험 결과를 토대로, 자체 개발한 미토파지 촉진제 ‘ALT001’의 효과를 확인했다. ALT001을 통해 HSV-1 감염을 억제하고, 신경계에 발생한 염증을 완화할 수 있었다. 또한, 바이러스에 감염된 미세아교세포의 미토파지 기능을 정상화하는 것도 확인했다. 알츠하이머와 바이러스 감염 사이의 연관성을 입증한 한편, 회복 가능성까지 제시한 셈이다.

    즉, ALT001을 활용해 바이러스 증식을 억제하는 한편, 신경계 염증 반응도 감소시켰다. 또한, 미세아교세포가 아밀로이드 플라크를 포함한 단백질 응집체를 더 잘 제거할 수 있도록 돕는다는 것도 확인됐다.

    신옥 교수는 “이번 연구는 바이러스 감염이 알츠하이머를 포함한 퇴행성 뇌질환을 악화시킬 수 있다는 것을 분자 수준에서 입증한 동시에, 새로운 치료 전략을 제시했다는 점에서 의미가 크다”라고 이야기했다.

    또한, 신 교수는 “특히 미세아교세포에서 HSV-1 감염이 미토파지에 미치는 영향을 규명한 것은, 기존 신경세포 중심 연구와는 차별화되는 성과로, ALT001은 향후 다양한 바이러스성 신경질환 치료에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

    이번 연구 결과는 국제 학술지 <테라노스틱스(Theranostics, IF=12.4)>에 게재됐다. 논문 제목은 ‘ALT001을 통한 미토파지의 약리학적 타겟팅이 단순포진 바이러스 1 매개 미세아교세포 염증을 개선하고 HSV1 감염을 제어하여 아밀로이드 베타 식세포작용을 촉진(Pharmacological targeting of mitophagy via ALT001 improves herpes simplex virus 1-mediated microglial inflammation and promotes amyloid beta phagocytosis by restricting HSV1 infection)’이다.

    신규 미토파지 촉진 물질인 ALT001의 효과 / 출처 : 고려대학교 의과대학
    신규 미토파지 촉진 물질인 ALT001의 효과 / 출처 : 고려대학교 의과대학

     

  • 머리 부상으로 ‘잠복 바이러스’ 활성화, 신경 퇴행 위험 높여

    머리 부상으로 ‘잠복 바이러스’ 활성화, 신경 퇴행 위험 높여

    Designed by Freepik
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    우리나라에는 꽤 오래 전부터 ‘머리를 때리는 것’을 거의 금기에 가깝게 여기는 경향이 있었다. 아마 “머리 때리지 마세요. 뇌 세포가 죽는다고요.”라는 말이 익숙하게 다가오는 사람이 많을 것이다. 물론 이유 여하를 불문하고 머리를 때리는 행위는 불쾌감과 모욕감을 준다. 세게 때리는 것은 물론, 툭툭 건드리듯 때리는 것까지 포함된다.

    실제로 뇌진탕을 비롯해 머리에 발생하는 외상이 신경 퇴행을 초래할 수 있다는 연구 결과가 제기됐다. 머리 부분의 외상이 잠복해 있는 바이러스를 활성화시키고, 그 결과 신경 퇴행으로 이어질 수 있다는 것이다.

     

    머리 부상, 잠복 바이러스 활성화시켜

    영국 옥스퍼드 대학과 미국 터프츠 대학의 연구팀은 스포츠 경기에서 흔히 발생할 수 있는 머리 부분 외상이 신경 퇴행성 질환과 연관된다는 메커니즘을 밝혀냈다. 일반적으로 인간의 뇌에 잠복해 있는 바이러스가 충격으로 인해 활성화되고 염증을 일으켜, 장기간에 걸친 손상을 유발하고 축적시킨다는 설명이다.

    대표적인 것이 바로 ‘제1형 단순포진 바이러스(HSV-1)’과 ‘수두 대상포진 바이러스(VZV)’다. 통계적으로 HSV-1은 80% 이상의 사람들에게서 발견되며, VZV는 95%의 사람들에게 잠복해 있다. 이들은 뇌로 침투하여 신경 세포 및 신경교세포 안에 잠복하는 종류로 알려져 있다.

    이들 바이러스는 평상시 잠복 상태로 있다가 신체의 면역력이 약해졌을 때 활성화된다. HSV-1은 입술이나 얼굴에 발생하는 수포(물집)의 원인이 되며, 비교적 드물지만 뇌염을 유발하기도 하는 바이러스다. 또한, 신경통을 유발해 만성 통증으로 이어지는 원인이 되기도 한다. VZV는 익히 알려진 대상포진의 원인 바이러스이며, 마찬가지로 만성 신경통으로 이어질 수 있다.

    이러한 연구 결과는 어떤 이유로든 머리에 부상을 입었을 때, 잠재적 위험을 예방하기 위해서라도 반드시 항바이러스 약물을 사용할 필요가 있음을 보여준다.

     

    뇌진탕 시 HSV-1 활성화될 수 있어

    터프스 대학의 생체공학 연구팀은 뇌 조직 모델을 활용해 HSV-1가 활성화됐을 때 나타나는 현상을 연구한 바 있다. 당시 연구팀은 HSV-1가 활성화됐을 때, 아밀로이드 플라크를 비롯해 알츠하이머에서 나타나는 특징적 증상들이 발현된다는 연구 결과를 발표한 바 있다.

    연구팀은 이를 토대로 뇌진탕과 같은 두부 외상이 발생했을 때 HSV-1가 활성화되는지를 확인하고자 했다. 먼저 콜라겐 단백질 등의 소재를 활용해 뇌와 유사하게 구축된 조직 모델을 여러 개 만들었다. 그런 다음 만들어진 모델들을 실린더에 넣고 피스톤을 사용해 갑작스러운 충격을 가함으로써 뇌진탕과 같은 상황을 연출했다. 

    시간을 두고 어떤 현상이 나타나는지를 관찰한 결과, 일부 모델에서는 HSV-1가 활성화됐으며, 다른 모델에서는 바이러스가 활성화되지 않는다는 것을 확인했다. HSV-1가 활성화된 모델의 경우, 아밀로이드 플라크와 타우 단백질, 신경 세포 손상 및 염증 등 알츠하이머 발병 시 나타나는 특징적 현상들이 관찰됐다.

     

    머리 부상 잦으면 알츠하이머 위험 대폭 증가

    한편, 연구팀은 ‘반복적인 두부 손상’에 대해서도 검증하고자 했다. 머리 부상을 여러 번 당할 경우 위험이 더 크게 나타나는지를 확인하기 위해서다. 이전과 동일한 방식으로 뇌 조직 모델을 구축한 다음, 시간 간격을 두고 여러 차례의 피스톤 타격을 가했다. 

    HSV-1가 잠복된 모델은 여러 차례 타격을 가함에 따라 더욱 심각한 반응을 나타냈다. HSV-1가 없는 모델의 경우, 약간의 신경 세포 손상 및 신경교증을 보였지만 알츠하이머의 특징적 증상은 나타나지 않았다.

    이러한 연구 결과를 종합했을 때, 머리 부상과 신경 퇴행성 질환 사이에는 뚜렷한 연관성이 있다는 결론을 내릴 수 있다. HSV-1는 통계상 약 80%의 사람들에게 잠복해있는 바이러스다. 즉, 대부분의 사람들은 머리 부상으로 인해 신경 퇴행성 질환의 위험에 노출될 수 있다는 것이다. 

    특히 격투기나 축구를 비롯해 격렬한 몸싸움을 동반하는 스포츠 종목에 종사하는 프로 선수들의 경우, 머리 부상 횟수에 따라 신경 퇴행성 질환을 겪게 될 위험이 더 높아질 수 있다.

    이번 연구를 주도한 터프츠 대학 생체공학과 연구원 다나 케언스는 “HSV-1 활성화를 중단하기 위해 항바이러스 약물이나 항염증제를 사용할 수 있겠지만, 문제는 그것이 정말 알츠하이머 발병 위험을 낮출 수 있는 조기 예방치료로 적절할 것인가다”라고 말했다. 그녀는 “이번 연구를 통해 확인한 조직 모델의 변화는 새로운 약물을 개발하고 테스트하기 위한 시작점이 될 것”이라고 전했다.

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