뇌 속 언더독인 ‘신경 교세포’에 집중하라

[뇌과학은 처음이라] 뇌 속 비신경세포의 역할 속속 밝혀져

학창시절 뇌의 기본 구성 요소는 신경세포(뉴런)이고, 뉴런이 모여 뇌를 이루는 것이라고 배운다. 하지만 실제로는 뇌에 신경세포보다 신경 교세포라고 불리는 비신경세포가 더 많은 부분을 차지한다.

그러나 신경 교세포는 오랜 시간 신경세포의 그림자에 가려 관심을 받지 못했다. 고등학교 교재에서는 신경 교세포에 대한 내용을 찾아볼 수 없고, 심지어는 전공자들이 배우는 대학교 신경생물학 교재에도 신경 교세포가 언급되는 내용은 한 단원도 채 되지 않는다. 또한 현재 진행되는 뇌에 관한 연구들은 대부분 신경 세포에 초점이 맞추어져 있다.

많은 경우 신경세포가 모여 뇌를 이룬다고 배운다. © Exploring Nature

이는 신경세포가 교세포에 비해 하는 일들이 확실했기 때문이었다.

신경세포는 자극을 전달할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이들은 활동전위를 가질 수 있고, 신경세포의 끝에서 다른 신경세포로 자극을 전달할 수 있다. 이 뉴런들이 우리의 행동과 감정을 조절하고, 우리를 움직일 수 있게 한다. 이 신경세포를 조절하는 것으로 즉각적인 행동 변화를 관찰할 수 있었기 때문에 신경세포의 변화를 통해 본능, 감각, 기억, 질병 등에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다.

그에 반해 신경 교세포의 역할에 대해서는 잘 알려진 바가 없었다. 뇌 속에 있는 신경 교세포는 크게 3가지 정도로 나뉘는데, 별아교세포(astrocyte), 희소돌기아교세포(oligodendrocyte), 그리고 미세아교세포(microglia)로 친근하지 않은 이름들이다.

그간 알려진 이들의 역할은 각각, 뇌 속의 항상성을 조절하고, 신경세포의 미엘린(myelin) 수초를 감싸주고, 죽은 세포들을 먹어치우는 수동적인 역할만이 알려져 있었다. 이것이 신경 교세포가 뇌의 대부분을 차지함에도 신경세포에 가려 스포트라이트를 받지 못한 이유였다.

뇌 속에 있는 신경세포(Neuron)와 별아교세포(Astrocyte), 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte), 미세아교세포(Microglia)를 간단히 나타낸 그림이다. ©게티이미지

하지만 최근 들어 신경 교세포의 능동적인 역할이 서서히 밝혀지며 그 연구가 활발해지고 있다. 그중 첫 번째 예시는 별아교세포가 시냅스를 먹는다는 것이다. 특히 별아교세포는 신경 교세포의 수 중 대부분을 차지하고 있음에도 그 능동적인 역할이 밝혀진 바가 없었는데, 2013년도에 미국 스탠퍼드에 박사 후 연구원으로 있던 정원석 박사(현재는 카이스트 생명과학과 교수)는 별아교세포가 시냅스를 먹는다는 사실을 밝혀냈다.

이는 꽤나 놀라운 사실이다. 신경세포는 시냅스라고 하는 연결 부위로 서로 연결되어 있는데, 신경세포만의 영역이라고 믿어져 왔던 신경세포 간의 연결과 신경세포의 변화, 그로 인한 행동 변화가 교세포에 의해서도 조절될 수 있다는 증거와 가능성을 보였기 때문이다. 이후 이와 관련하여 신경 교세포가 신경세포를 조절할 수 있는 메커니즘에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

두 번째 예시는 신경 교세포가 뇌질환과 굉장히 밀접한 관련이 있다는 점이다. 2016년 사이언스지에 미세아교세포가 치매에 미치는 영향에 관한 논문이 발표됐다.

알츠하이머의 대표적인 증상은 뇌에 독성을 띠는 아밀로이드 베타(amyloid- β)가 쌓이고, 시냅스가 점차 사라져서 결국 기억을 잃는 것이다. 이때, 알츠하이머 초기에 아밀로이트 베타가 미세아교세포를 자극하여 미세아교세포가 시냅스를 먹어 시냅스가 없어지는 것이라는 연구 결과가 보고됐다. 이는 미세아교세포가 알츠하이머와 직접적인 연관이 있음을 입증하는 것이다.

이와 같이 신경 교세포는 알츠하이머 외에도 조현병과 같은 많은 뇌질환에 직접적인 영향을 미친다고 서서히 드러나고 있다.

알츠하이머 증상으로는 뇌 속에 아밀로이드 베타가 쌓이고 신경세포와 시냅스가 점점 사라지며 기억을 서서히 잃는 것이 대표적이다. ©게티이미지

아직까지도 알츠하이머, 조현병 등의 뇌질환은 인간이 극복하지 못하는 영역이다. 그들을 치료하거나 증상을 완화할 수 있는 약조차 마땅치 않은 것이 현실이다. 그러나 신경 교세포가 신경세포를 능동적으로 조절하고, 뇌질환의 주요 원인이 될 수도 있다는 보고가 계속되면서 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있고, 사람들은 신경 교세포 연구에서 뇌질환을 극복할 수 있을 거라는 희망을 찾고 있다.

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