국내 연구진이 정상인지군에서 알츠하이머병 주요 위험 인자인 아포이4(APOE4) 유전자와 아밀로이드베타 단백질 침착 정도와의 상호 병리 기전을 밝혀냈다. 

대표적 신경 퇴행성 질환인 알츠하이머병은 증상 발현 10~15년 전부터 아밀로이드베타 단백질이 뇌에 축적되고, 이로 인해 점진적으로 뇌기능 및 구조 변화, 인지기능 저하가 유발된다. 

따라서 정상인지 상태임에도 아밀로이드 베타 단백질이 침착되는 시기가 발생하며, 이는 조기 진단과 치료 가능성을 높일 수 있는 시기로서 주목을 받고 있다. 또한 알츠하이머병의 99%를 차지하는 ‘산발성 알츠하이머병(Sporadic Alzheimer’s disease)‘의 경우 다중 요인들이 발병 과정에 영향을 미친다. 특히 아포이4(APOE4) 유전자 보유 유무에 따라 병리 진행 중증도와 치매 발병 위험도가 달라지는 것으로 알려져 있다. 

임상 현장에서는 아밀로이드 베타 양전자방출단층촬영을 통해 아밀로이드 베타 단백질의 침착 유무를 평가하고 있으며, 시각 척도 또는 절단값을 기준으로 음·양성을 구분하고 있다. 이 때문에 음성으로 분류되는 역치 미만의 아밀로이드 베타 단백질 침착이 뇌기능 손상과 인지기능 변화에 미치는 영향에 대한 연구가 부족한 실정이다. 더불어 대표적 고위험 유전자인 아포이4(APOE4) 유전자와 역치 미만의 아밀로이드베타 단백질의 침착 사이의 상호작용에 대한 탐색도 거의 이루어지지 않았다. 

임현국 가톨릭대 여의도성모병원 뇌건강센터  교수 연구팀(강동우 서울성모병원 정신건강의학과  교수)은 베타 아밀로이드 단백질 축적 정도를 역치 미만과 이상으로 분류한 뒤 침착 정도에 따른 뇌기능 및 인지 변화가 아포이4(APOE4) 유전자 유무에 따라 유의미하게 달라지는 것을 밝혔다. 

연구팀은 정상 인지기능 범주에 있는 고령군(182명)을 역치 이상의 베타 아밀로이드 단백질 보유그룹(72명)과 역치 미만 보유그룹(110명)으로 분류한 뒤, 베타 아밀로이드 단백질 침착 정도와 휴지기 뇌신경망의 기능적 연결성 및 산발성 알츠하이머병의 고위험 유전자인 아포이4(APOE4) 유전자 유무를 평가했다. 또한 인지기능 변화에 관여하는 주요 뇌신경망을 추출하여 신경망 내 (intra-network) 연결성과 신경망 간 (inter-network) 연결성에 대한 분석을 시행했다.

분석결과, 아포이4(APOE4) 유전자를 보유했을 때 역치 미만 아밀로이드 베타 침착 그룹은 쐐기앞소엽(precuneus)과 소뇌다리(cerebellum crus)에서 신경망 연결성이 강화되는 반면, 역치 이상 침착 그룹에서는 뇌섬엽(insula)에서 신경망 연결성이 약화되는 결과를 보였다. 

아포이4(APOE4) 유전자를 보유한 경우 두 그룹의 신경망 연결성 변화 양상은 서로 다르지만, 두 그룹에서 이 같은 변화는 모두 실행능력과 기억력 향상에 기여하는 것으로 밝혀졌다.

임현국 교수(교신저자)는 “아밀로이드베타 단백질이 뇌에 침착되기 시작하는 가장 초기단계에서 뇌기능 및 임상 지표에 미치는 원인을 면밀히 규명하는 것은 치매 조기 치료 근거를 마련하는데 필수적이다.”라고 밝혔다.

이어  “본 연구는 역치 미만의 아밀로이드베타 단백질 침착이 뇌기능 손상 과정에 미치는 영향을 역치 이상 침착군과 비교하여 평가하고, 고위험 유전자와의 상호 작용을 고려하여 규명하였다는 점에서 의의가 있다.”고 밝혔다. 

본 연구는 ‘프런티어즈 인 에이징 뉴로사이언스(frontiers in Aging Neuroscience, IF=5.750)’ 2022년 5월호에 게재됐다