어디에서도 알려주지 않은 신경교세포와 관련된 놀라운 이야기들
오랜 시간 소외당했던 신경교세포 ‘신경교세포’의 연구 역사는 비교적 오래되지 않았다. 필자가 LG트윈스 우승을 염원했던 29년 세월보다 훨씬 오랜 기간 신경세포의 명성에 의해 가려져 있었던 신경교세포이다.
무엇보다 이름부터 소외당했다. 신경세포(Neuron)는 그리스 어원의 ‘신경계(Neuro-)’ 의미를 담아 신경세포(Neuron)라고 불렸으나, 신경교세포(Glia)는 신경세포 주변에 존재하는 세포, 주변에 붙어있는 세포 정도로 인식되어 그리스 어원의 ‘붙어 있다(Glu-)’ 의미를 담아 신경교세포(Glia)라고 이름 붙여졌다.
신경과학자들은 신경세포의 기능과 역할에 대해 집중적으로 연구했고, 신경교세포에는 큰 관심을 갖지 않았다. 신경교세포는 단순히 뇌 구조와 신경세포를 지지하는 세포로만 알려졌었다. 극단적으로는 ‘비(非) 신경세포’라고 불리기도 했다. 이어 설명하겠지만 오늘날 신경교세포는 신경세포만큼 혹은 그 이상으로 뇌 기능에 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다.
신경교세포에 관심 갖는 이가 많지 않았던 어느날, 사이언스타임즈에 게재된 기사 ‘뇌 속 언더독인 ‘신경 교세포’에 집중하라‘는 무척 반갑고 고마웠다. 신경과학자보다 신경교세포에 먼저 관심과 애정을 보내주신 기자님께 지면을 통해 감사의 마음을 전한다. 이번 기사에서는 뇌신경과학자로서 신경교세포의 이야기를 다루어 보려고 한다.
이론물리학자 아인슈타인 덕분에 세상에 알려진 ‘신경교세포’ 오랜 시간 소외당하던 신경교세포는 1985년 아인슈타인에 덕분에 빛을 보기 시작했다. 더 정확히 말하면 ‘아인슈타인의 뇌 조직’ 덕분이라는 표현이 더 적합할 것이다. 미국 뇌신경과학자 메리언 다이아몬드 박사가 아인슈타인의 뇌 네 조각을 연구하여 <Experimental neurology>에 게재했다.
연구 내용에 따르면, 아인슈타인의 대뇌 피질과 일반 남성 11명의 대뇌 피질 표본을 비교해 보니 일반인의 뇌보다 아인슈타인의 뇌에서 신경교세포의 수가 유의미한 수준으로 많았다. 이론물리학자로서 ‘상대성 이론’, ‘양자역학’ 등의 기틀을 만든 천재 과학자 아인슈타인의 뇌가 일반인과 다르고, 특히 뇌 연구에서 크게 관심받지 않았던 신경교세포의 수가 유의미하게 많다는 연구 결과가 발표된 후 과학자들은 신경교세포에 관심을 가지기 시작했다.
그렇게 1988년 신경교세포의 구조와 기능에 관한 연구를 다루는 월간 과학 저널 <Glia>가 창간되었으며, 본격적인 신경교세포 연구가 시작되었다.
2024년 1월호 Glia 저널 표지. 저널명 우측에는 저널이 처음 발간된 해인 ‘1988’이 쓰여있다. <Glia> 저널 창간 후, 본격적인 신경교세포 연구가 시작되었다. ⓒ GLIA 홈페이지
신경교세포를 전문으로 다루는 저널 ‘Glia’의 등장 시점을 기준으로 신경교세포의 연구가 본격적으로 진행된 것은 이제 약 36년 정도밖에 되지 않았다. 논문에 처음 신경세포(Neuron)가 등장한 1883년을 기준으로 근 100년간 연구되지 않았던 신경교세포의 연구가 비로소 시작된 것이다.
이후 국내에서도 신경교세포에 대한 연구가 발 빠르게 진행되었다. 2013년 한국 뇌신경학회에 신경교세포 분과가 설립되었고, 2019년 기준으로 67명의 연구책임자가 등록되어 있으며 현재 10년째 매년 학술대회가 열리고 있다. 학술대회를 통해 신경교세포 역할을 규명하고 관련 연구의 중요성을 알리며 국내 신경교세포 연구력 증진을 도모하고 있다.
우주 속의 별(Astro), 뇌 속의 별세포(Astrocyte) 신경교세포의 종류 중 하나인 별세포(Astrocytes) ⓒgettyimages
신경교세포에는 다양한 종류가 있다. 그중에서도 오늘 다루고자 하는 신경교세포는 바로 ‘별세포(Astrocyte)’이다. 뇌를 작은 우주라고 표현하는데 우주에 별(Astro)이 있듯이 뇌에는 별 모양을 한 신경교세포가 있다. 모양을 따서 ‘별세포(Astrocyte)’라고 부른다.
별세포는 뇌혈관을 감싸고 있고, 외부 물질이 뇌 안으로 들어와 뇌 손상을 일으키지 않도록 막는 역할을 한다. 뇌혈관은 별세포에 덕분에 다른 일반적인 혈관보다 더 튼튼한 혈관이 되는데, 이를 ‘혈뇌장벽(Blood-brain barrier)’이라 한다. 별세포는 혈뇌장벽의 중심 멤버이다.
별세포는 신경세포들끼리 나누는 대화에도 참여해서 우리가 익히 알고 있는 도파민, 세로토닌과 같은 신경전달물질(Neurotransmitter)의 분비를 조절하는 역할을 한다. 별세포의 신경전달물질 조절 능력을 통해 경쟁심, 불안장애와 같은 고등인지능력과 감정이 조절하기도 한다.
또한 별세포에서는 신경영양인자(Neurotrophic factor)가 분비되어 신경세포가 건강하게 살아갈 수 있도록 도움을 준다. 대표적인 노인성 뇌질환 알츠하이머병과 파킨슨병 치료 방법으로 별세포에서 분비되는 신경영양인자를 이용한 방식도 주목받고 있다.
필자는 박사 과정 당시 별세포의 신경영양인자 발현을 유도해 파킨슨병을 치료하는 연구를 수행했고, 국제적으로 신경영양인자를 이용한 치료 연구는 계속되고 있다. 최근에는 별세포의 조절로 비만을 치료하는 길도 열었다. 별세포가 지방세포 ‘GABRA5’와 연관된 신경세포의 활성을 조절하여 지방세포가 감소하는 효과를 생쥐 실험을 통해 확인한 것이다. 이러한 별세포의 다재다능한 역할도 놀랍지만, 더 놀라운 사실은 이 연구 결과가 바로 우리나라의 신경교세포 연구 과학자들의 성과라는 점이다(서울대학교 이성중 교수, 기초과학연구원 이창준 단장).
별세포가 지방세포 ‘GABRA5’와 연관된 신경세포의 활성을 조절하여 지방세포가 감소하는 효과를 생쥐 실험을 통해 확인했다. ⓒ기초과학연구원
우리가 밤하늘을 보며 반짝반짝 빛나는 별빛을 볼 때, 그 빛이 실제로는 여러 해 전에 빛을 내는 별빛이 현재의 지구에 도달하여 두 눈에 담을 수 있듯이, 우리 뇌 속에 100년 넘게 암흑 속에서 존재하던 신경교세포를 향한 현재 우리나라 과학자들의 연구와 노력이 미래의 여러분의 건강한 삶 속에 닿아 빛이 나길 기원한다.
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