치매(痴呆 Dementia)

○ 치매(痴呆 dementia)

치매에는 여러 종류가 있지만 우리가 알고 있는 치매는 통상적으로 알츠하이머型 치매(dementia of Alzhimer’s type)를 말한다. 이는 기억상실(記憶喪失 memory loss)뿐만 아니라 언어, 인식, 방향감각, 시청각(視聽覺)의 장애(障碍)에서부터 신체의 쇠약에 이르기까지 많은 임상적 증상을 보인다.

치매는 두뇌 구조에 따른 병리학적 원인도 그에 따른 증세도 다양하다. 대표적인 병리학적 조직검사를 보면 치매 환자의 신경원에는 신경원섬유(神經元纖維 neurofibril)가 서로 엉켜져 있는 덩어리, 즉 신경섬유전결(神經元纖維纏結 neurofibrillary tangle)과 축색(뇌세포 가지 neurite)에 정분양단백반괴(淀粉樣蛋白斑塊 amyloid protein plague)가 잔뜩 끼어 있는 것이 특징이다.

치매 환자의 신경원. 축돌(軸突 axon) 가지(뇌세포 밖)에 붙어 있는 반괴와 신경원 안에 있는 신경원섬유전결. 반괴(beta-amyloid plaques)과 신경섬유전결(神經纖維纏結 neurofibrillary tangles)이 치매환자의 병리학적 표지(標志 marker)로 인식되어 있다.

치매 환자의 두뇌에는 베타-아밀로이드(b-淀粉樣 b-amyroid)라는 단백이 상당히 많이 축적되어 있으며, 화학적으로는 죽은 세포 안에 많은 양의 글루타민산(MSG)과 칼슘이 존재하고 있다.

베타(아밀로이드-베타 beta-amyloid)는 아밀로이드 전구체 단백(amyloid precursor protein: app) 중의 일부로, 42개의 아미노산으로 구성된 b-정분양 42(b-淀粉樣42 abeta42: ab-42)이며, 이들이 베타型 경결합(beta-型氫結合 h-bonding)을 하면 서로 뭉쳐 떡 덩어리가 되고 떨어지지 않는다.

치매 환자의 신경원은 반괴(斑塊 plague)와 신경섬유전결로 구성되어 있음을 알 수 있다. 치매가 임상적 증상으로 나타나기 시작할 때에는 기억에 관련된 뇌세포의 70~80 % 정도가 이미 죽은 상태이기 때문에 혈액공급이 되지 못하고 대사가 일어나지 않는다. 이것은 SPECT나 PET 같은 단층영상 촬영기로 뇌를 촬영하면 바로 나타난다.

정상인에게 있어서 뇌로 공급되는 혈액의 량은 1분에 거의 1 l나 되며, 뇌가 사용하는 당은 뇌가 생각 없이 쉬고 있을 때에도 몸이 사용하는 전체 당의 25 % 이상이다. 생각을 많이 하면 그만큼 당의 소모량도 더 증가한다. 두뇌의 무게(1.5 kg)가 전체 몸무게(70 kg)의 약 2 %에 해당하는 것을 감안하면 뇌는 몸의 다른 부분에 비해 12~15배나 더 열량을 소모한다. 즉 12~15배 이상 활동을 하는 셈이 된다. 포드(henry ford)는 ‘생각은 가장 힘든 일이다’라고 했는데 위에서 말한 두뇌의 대사 생화학을 체험으로 증명한 셈이다.

치매의 임상적 증상은 65세 이후에 나타나기 시작하며 85세 이상의 인구 절반이 치매 환자로 집계되고 있다. 최근 고령 인구의 증가와 함께 나타나는 무서운 일 중 하나는 치매 환자의 나이가 점점 빨라지고 있다는 것이다. 치매는 이제 환자가 있는 한 가정만의 문제가 아니라 사회가 함께 지고 가야 할 사회 공동체가 해결해야 하는 문제인 것이다.

치매의 외적 요인이 되는 것은 그렇게 많지 않기 때문에 특별히 혼돈될 이유도 없다. 다운증후군(down’s syndrome)을 갖고 태어난 어린아이는 정신지체자가 된다는 것은 이미 다른 장에서 말한 바 있다. 다운증후군 환자들은 대개 40세부터 치매 현상이 나타난다. 또한 임신중에 술을 마시거나 담배를 피운 임산부에게서 태어난 아이의 경우에도 성인이 된 후에 조기 치매 현상이 나타난다. 또 임산부가 스트레스를 너무 많이 받은 결과로 태아의 해마(海馬 hippocampus)가 제대로 발달을 못하고 위축된 상태에서 태어난 아이들도 조기 치매의 확률이 높다. 이러한 원인에서 생긴 치매는 부모가 자식에게 물려준 병이라고 할 수 있다. 그리고 치매가 자꾸 젊은층으로 내려오는 것도 태어날 때부터 건강하지 못하고 술에 취한 두뇌를 갖고 태어난데 원인이 있다.

치매의 다른 원인은 출생 후 성장 과정 및 성인이 된 후에 두뇌를 소홀이 관리했기 때문이다. 가장 흔한 것이 술과 담배이다. 스트레스 및 뇌 독성물질의 빈번한 사용도 치매의 원인이 된다. 당뇨병이나 중풍 등의 질병 및 저혈당 증세도 치매의 원인이 된다. 이런 것들은 일상생활에서 좋은 습관을 가짐으로써 상당히 예방할 수 있다. 또한 면역체계(immune system)의 약화와 격소체계(hormone system)의 약화도 치매를 촉진시킨다(그림 2.6 참조).

타우(Tau)는 미관 관련 단백으로 중추신경계통 전반에 걸쳐 표달되어 있고 주로 뇌신경축돌(Axon)에 위치하고 있다. 부분적으로 린산화한 타우는 정상인에 있어서 미관을 안정화하는 미관단백(Tubulin)과의 결합을 촉진하는 서열기서(序列基序 Sequence Motif) 를 가지고 있으나 이러한 기서를 과린산화하는 병리학적 상황은 미관(Microtubule)을 불안정하게 만든다.

성인의 가장 긴 타우 동종류는 79개의 세린(Serine)과 스레오닌(Threonine) 잔기를 가지고 있으며 그 중 30개가 정상적인 생리학적 조건에서 린산화가 일어난다. 타우 단백은 과린산(Hyperphosphorylation), 응집, 성대나선사(成對螺旋絲 Paired Helical Filaments: Phf) 섬사형은 모두 치매 환자의 두뇌에서 발견된다(그림 7.9 와 7.10).

비정상적인 과린산화가 추가로 25개의 세린(serine) 과 스레오닌(threonine)에 일어났다는 것이 발견되었고 이러한 과린산된 타우의 착절첩(錯折疊 Misfolding)이 불용성 신경섬유전결(神經纖維纏結 Neurofibrillary Tangle)을 형성하게 하는 원인이다.

PHF(Paired Helical Filament 쌍나선사)

알츠하이머型 치매 환자의 뇌조직에서는 항상 양화손상(氧化損傷 Oxidative Injury)의 표지가 발견되는데 이는 양화응격(氧化應激 Oxidative Stress)이 Jnk 신호경로를 활성화해서 일어나는 현상이다. 타우-유도성 퇴행성 뇌질환(Tau-Induced neurodegeneration)은 Jnk의 활성화와 상관관계를 이루고 있으며 양화응격이 타우-유도성 뇌퇴행성의 원인이라는 것이 발견되었다. 생물고분자에 대한 양화손상의 누적이 세포 노화의 직접적인 원인이라는 것은 잘 알려진 사실이다.

양화응격은 불균형적 호양대사(好氧代謝 aerobic metabolism)가 일으키는 세포 체내평형(cell homeostasis)에 가장 위협적이다. 두뇌는 특히 양화상처에 민감하다. 퇴행성 뇌질환 환자의 죽은 두뇌를 검사해보면 상당히 많은 양화손상이 일어났다는 것을 알 수 있다.

또 다른 하나는 퇴행성 뇌질환 환자의 조직에서 이위표달(異位表達 ectopic expression)된 세포순환표지(cell cycle markers)가 발견되는 것이다. 세포순환(cell cycle)의 기형활성(aberrant activation)은 세포분열 후 신경원에 치명적인 퇴행성 뇌질환을 유발한다. 양화손상과 세포순환 유도 사이의 관계는 잘 정립되었지만 양화응격이 세포순환 활성을 일으키는지는 아직 모른다.

아베타(A)-42와 타우(tau) 그리고 치료 방법

알츠하이머형 환자의 두뇌의 병리학적 근거는 아베타-42가 세포 밖에 축적되어 있다는 것(그림 7.11)과 세포내에 신경섬유전결 (NFT neurofibrillary tangle)이 생긴 것을 말하는데 왜 이런 불청객이 발생하며 이 2개는 서로 관련이 있는 것인지, 그리고 이러한 고체 덩어리를 녹여 없앨 수는 없는지 하는 문제가 뇌과학가의 큰 과제로 남아 있다.

우리는 지금까지 이 2개의 고체 덩어리가 각각 아무런 상관없이 생성되었고 존재하는 것으로 알았다. 그리고 그런 고체, 정확하게 말해서 전결사상체(纏結絲狀體 tangled fibrils)는 가만이 있는 돌덩어리가 아니고 聚合(취합)-解聚(해취)를 한다는 것이다. 그리고 이 2개는 서로 상대방에게 독성을 유발한다.

특히 아베타-42는 덩어리로 있을 때에는 취합체(聚合體 polymers)로 존재하는데 지방과 같은 조건에서는 단체(單體 monomers)가 되기도 한다. 그래서 세포 안으로 확산한다. 그래서 동료 세포를 죽인다. 아베타-42의 경우뿐만 아니라 NFT의 경우도 마찬가지이다. 세포막은 지방으로 되어 있다. 그래서 아베타-42나 뇌신경섬유전결(NFT)이 수용성이나 유용성이 될 때에는 주변 뇌세포를 죽인다.

다시 말하면 병이 확산된다는 것이다. 이 책의 여러 곳에서 강조했듯이 두뇌, 특히 신경원 세포막은 양화응격(oxidative stress)에 아주 민감하다.

우리의 일상생활에서 양화응격은 어떻게 나타나는가?

우선 신경원 세포막에 국한시켜 말하자면 정신적이나 육체 육체적인 충격과 스트레스, 미래에 희망이 없다는 좌절감, 그리고 물질적으로는 부패된 기름(氧化油 양화유), 편식(偏食) 등에 기인한다.

우리가 숨쉬는 공기에도 엄청난 양화응격(oxidative stress)을 일으키는 물질로 꽉 차여져 있다. 특이 우리가 마시는 공기에는 여러 종류의 양화담(氧化氮 nitrogen oxides: NxOy), 양화류(氧化硫 sulfur oxides), 취양(臭氧 ozone) 등이 존재하고 우리가 마시는 물에는 3-가 철(3-價鐵 Fe3+)을 비롯해서 과잉의 중금속, 수돗물을 정화하기 위해서 사용하는 록기(氯氣 chlorine gas) 등이 한시도 쉬지 않고 우리를 위협하고 있다.

왜냐하면 양자유기(氧自由基 oxygen free radical)는 무작정 아무 곳에서나 난사(亂射)를 하거니와 이것이 신경원 세포막을 공격하면 우리의 몸을 구성하고 있는 단백, 지방이 공격 당하게 된다.

우선 양화응격에 의해서 지방산이 4-OH-2-노네날(4-OH-2-nonenal)이라고 하는 알데히드로 변형 생성되는데 이 물질은 뇌독성이 심하다. 뿐만 아니라 신경원을 공격하고 아베타-42의 형성과 타우를 변형시켜 과린산화(hyperphosphorylation)를 초래한다.

이를 방지하는 것은 녹차나 항양화제를 다량 복용하는 것인데 이는 아베타형성을 억제한다. 그리고 전결사상체의 형성도 막을 뿐만 아니라 이미 생성된 NFT도 해전(解纏 detangle)한다고 한다.

　