알츠하이머병(AD)은 노인성 치매의 가장 흔한 형태로, 기억력 저하, 인지 기능 손상, 행동 변화 등을 특징으로 한다. AD의 주요 특징은 신경 회로와 시냅스의 이상으로 알려져 있으며, 질병이 진행됨에 따라 이러한 이상이 발생한다.

아밀로이드 베타(Aβ)와 타우 (Tau)는 본지 기사에서 이미 다루었듯 AD에서 중요한 역할을 하는 단백질로 이들 단백질의 비정상적인 축적이 시냅스와 신경 회로의 병리학적 변화와 연결되어 AD의 발병과 진행에 기여할 수 있다. 시냅스는 뉴런 간의 연결 고리로서 중요한 역할을 수행하며, Aβ와 타우의 축적은 시냅스 기능을 저하시키는 것으로 알려져 있다.

뇌유래신경영양인자(BDNF, Brain-derived neurotrophic factor)는 뇌성장단백질 이라고도 불리며 학습 및 기억에 관련된 뇌 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. BDNF는 시냅스 가소성을 조절하고, 새로운 뇌세포 생성과 분화, 성장을 촉진하며, 시냅스 강화 및 학습과 기억 형성에 기여한다. 알츠하이머를 시냅스 장애로 간주하는 시각에서 BDNF는 잠재적인 진단 바이오마커 및 치료 분자로서 주목받고 있다.

<그림1. BDNF의 단백질 구조>

 

| 뇌에서의 BDNF  작용 연관성

BDNF의 감소는 Aβ 축적, 타우 인산화, 신경 염증, 신경 세포 사멸과 연관되어 있다. 일부 연구에 따르면 BDNF는 Aβ 축적과정에 있는 세포 및 분자를 표적으로 삼아 치매에 대한 치료 효과를 발휘할 수 있다고 한다. 또한, BDNF는 인산화 효소를 포함한 타우 관련 단백질의 활성을 조절하는 역할을 할 수 있다.

이 외에 BDNF의 변화는 우울증, 불안장애, 알츠하이머성 치매, 뇌전증 등 뇌와 관련된 질환들과의 연계성이 존재한다고 알려져 왔으며 특히 우울증 환자에서 감소한다는 사실이 잘 검증되어 있다 (He et al. 2019)

<그림2. 우울증 환자에서 유의미하게 감소하는 BDNF>

 

| BDNF와 치매의 연관성

최근 연구의 따르면 알츠하이머병 환자는 경도인지장애 환자에 비해 혈장 BDNF 농도가 유의하게 높은 것으로 나타났다. 인지 기능과 BDNF 혈장 농도 사이에 음의 상관관계가 있는 것으로 나타나 인지 기능 저하가 더 뚜렷한 피험자의 BDNF 수치가 더 높다는 것을 시사한다. 연구 결과에 따르면 알츠하이머병 환자의 혈장 BDNF 수치가 MCI 환자에 비해 높은 것은 신경 퇴행의 초기 및 중간 단계에 대응하려는 신체의 반응 때문일 수 있다 (Perkovic et al. 2023)

현재 임상에서 사용되는 대부분의 AD 약물 (예: 도네페질, 갈란타민, 리바스티그민 및 타크린)과 개발 중인 많은 치료제는 BDNF 생합성을 증가시킨다. 따라서 BDNF가 이러한 약물의 주요 분자 표적이 아니더라도 인지 개선 메커니즘에 BDNF가 관련되어 있다는 사실을 간과할 수는 없다 (Gao et al. 2022).

 

| BDNF의 중요성 및 개선효과

타우 단백질에 돌연변이를 가지고 있는 병증 마우스 모델에서는 정상 쥐에 비해 BDNF 수치가 감소하며 인위적으로 BDNF 유전자를 넣어 주었을 때 BDNF 수치를 회복시킬 수 있었다. 또한 회복된 BDNF 수치는 마우스 모델의 시냅스 변성을 완화하고, 신경세포 이상을 감소시킬 수 있었다 (Jiao et al. 2016). 또 다른 연구에서도 쥐 해마의 BDNF 생성 증가가 치매 증상의 호전을 가져올 수 있었다 (de Pins et al. 2019)

이와 같은 사실들을 바탕으로 미국 샌디에이고 캘리포니아대학 중개신경과학 연구소(Translational Neuroscience Institute)의 마크 투스진스키 박사 연구팀은 뇌유래신경영양인자(BDNF)를 만드는 유전자를 경도인지장애(MCI) 노인과 치매 환자의 뇌에 주입하는 유전자 요법의 1상 임상시험을 진행중이다.

게다가 새로운 연구 결과에 따르면 뇌유래신경영양인자(BDNF)는 섭식 및 신체 활동 패턴을 조절하고 말초 조직의 포도당 대사를 조절하여 에너지 항상성을 조절하는 데 광범위한 역할을 하는 것으로 나타났다. 단식과 운동이 BDNF의 분비를 촉진시킨다는 것이다 (Marosi et al. 2014). 음식을 씹는 저작운동이 침샘에서의 BDNF 분비에 영향을 준다는 연구 결과도 있다. (Saruta et al. 2020)

<그림3. BDNF를 증가시키는 운동의 효과>

 

주식회사 피디젠은 위와 같은 근거를 토대로 BDNF을 하나의 치매 바이오마커로서 선정하였다. 또한 PDX-AD 서비스를 이용하면 우울증 설문 결과와 BDNF 측정을 통해 나의 상태를 확인하고 이용자들에게 제시되는 맞춤 건강 가이드라인을 통해 생활습관을 관리하고 치매로 이어지지 않도록 예방할 수 있다.

 

치매는 더 이상 노령층만의 질환이 아니며, 치매의 증상이 발현되기 전부터 우리의 신체에는 치매유발인자들이 축적되기 시작한다. 그렇기 때문에 지금부터 꾸준한 관심과 노력이 필요하다.

사용자들은 비대면 치매 예방 솔루션(PDX-AD) 서비스를 통해 별도의 방문 없이 모바일 앱에서 설문검사와 함께 타액(침)을 자가 채취하여 타액(침)에서 치매 유발 인자를 주기적으로 관찰하면서 타우 단백질과 함께 다양한 인자들의 변화를 파악할 수 있다. 이를 통해 제공되는 건강 가이드라인을 통한 생활습관 개선과 함께 신체의 변화를 파악함으로써 치매를 예방하고 건강을 관리할 수 있다.

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다음 기사에서는 신경면역 단백질인 sTREM2 단백질에 대해 알아보도록 하겠다.

 

<참고문헌>

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2732010/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30700530/

https://www.mdpi.com/2218-273X/13/3/570

https://bmcpsychiatry.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12888-019-2182-8

https://translationalneurodegeneration.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40035-022-00279-0

https://www.nature.com/articles/tp2016186

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24361004/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1882761619300729