2026년 초고령사회로 접어들 것으로 예상되면서 치매 환자는 물론 치매 전단계인 경도인지장애 환자가 큰 폭으로 늘어나고 있다. 홍삼을 지속적으로 섭취하면 치매 및 인지기능 개선에 효과가 있다는 연구결과가 잇따라 발표돼 눈길을 끈다.

지난 24일 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원에서 개최된 고려인삼학회 춘계학술대회에서 △홍삼추출물 섭취 시 초미세먼지 장기 노출로 인한 뇌 해마세포 염증 억제를 통한 인지기능 개선 △홍삼추출물 섭취 시 알코올로 인한 신경염증 억제, 알코올중독 및 인지기능 손상 개선 △홍삼의 비(非) 사포닌 성분인 파낙세롤D의 인지기능 개선 효과가 발표됐다.

앞서 지난 15일엔 서울 백범김구기념관에서 개최된 대한치매학회 학술대회에서 홍삼다당체의 알츠하이머병 개선 기전을 규명한 연구결과가 발표됐다.  

건양대 치매과학연구소-KGC인삼공사 천연물효능연구소 공동 연구  

문민호 건양대 치매과학연구소 교수와 이용욱 KGC인삼공사 천연물효능연구소 박사는 홍삼다당체 성분이 알츠하이머병의 인지기능 저하를 감소시키는 기전을 밝혔다. 

알츠하이머병은 치매의 50~80%를 차지하는, 가장 흔한 형태의 치매 유형으로, 아밀로이드베타(Aβ)가 응집해 뇌에 쌓이면서 알츠하이머를 유발되는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 2021년 홍삼다당체 성분이 Aβ 응집을 억제함으로써 알츠하이머병 동물의 신경염증, 미토콘드리아 기능장애, 성체신경 손상을 회복시키고, 인지기능을 향상시킨다는 점을 국제학술지 ‘활성산소 생물학 및 의학’(Free radical biology and medicine, IF=8.101)에 발표했다. 그러나 홍삼다당체가 어떤 기전을 통해 알츠하이머병에 효과가 있는지에 대한 연구는 부족했었다. 

이번 연구는 2021년 논문의 후속연구로서, 홍삼다당체 성분이 알츠하이머병에 시냅스 및 미토콘드리아 경로에 영향을 미치는 기전을 최초로 규명한 데 의의가 있다. 

연구팀은 총 18마리의 쥐를 3개의 그룹(정상군, 알츠하이머병군(대조군), 알츠하이머병  쥐에 홍삼다당체 분획을 처리한 그룹)으로 나누고, 뇌의 프로테오믹스 분석을 실시하며, 알츠하이머병 동물 뇌에서 홍삼다당체 투여에 의해 유의하게 변화된 111개의 단백질들의 단백질 간 상호작용 네트워크 분석을 실시했다.

연구 결과, 알츠하이머병군과 비교해 홍삼다당체 처리군에서 하향 조절된 70개 단백질들의 상호작용 네트워크는 시냅스 및 미토콘드리아와 관련된 두 개의 명확한 클러스터를 보여줬다.

생물정보학 분석을 통해 이 단백질들이 알츠하이머병과 관련돼 신경 및 시냅스 발달, 기능 등에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라, 미토콘드리아 형태의 보존에 기여하는 단백질이라는 점을 확인했다.

추가적으로 홍삼다당체의 효과를 분석하기 위해 유전자 규모 대사 모델에서 대사유전자-단백질-반응연관성을 평가한 결과, 홍삼다당체의 대표적인 대사경로로 예상되는 미토콘드리아 카르니틴 셔틀 경로와 미토콘드리아 다중불포화지방산의 베타 산화 경로가 특이적으로 관련돼 있음을 확인했다. 

문민호 교수는 “이번 연구는 동물모델에서 홍삼다당체가 알츠하이머병의 다양한 증상에 효과적인 치료제 후보물질로서의 가능성을 확인했다는데 큰 의의가 있다”고 말했다.  

김미경 삼육대 화학생명과학과 교수 

알코올성 인지장애는 지나친 음주의 반복으로 발생하는 치매를 의미한다. 알코올은 중추신경계에 이른바 ‘필름이 끊겼다’고 표현되는 블랙아웃이 나타난다. 알코올은 초기에는 여러 뇌 기능에만 문제를 일으키지만 반복적으로 점차 뇌를 손상시켜 위축시킨다. 기억을 담당하는 전두엽과 해마의 구조가 변해 있다. 그러나 알코올성 인지장애에 대한 치료제는 나오지 않았다.   

김미경 교수팀은 홍삼을 섭취하면 알코올로 인한 중독반응과 인지장애 개선에 효과가 있다는 점을 밝혔다. 그룹 당 쥐 15~20 마리를 대상으로 알코올 투여 전 홍삼(0, 50, 100, 200mg/kg)을 섭취시킨 후, 알코올중독 반응 평가를 위해 조건장소선호도 시험과 금단증상을 관찰했으며, 공간작업 기억능력을 측정하기 위해 Y-maze, 반스 미로(Barnes maze), NOR 테스트 등의 행동약리학적 시험을 진행했다.

그 결과, 홍삼은 금단증상 및 보상효과와 같은 알코올중독 반응을 감소시켰으며, 다양한 인지검사에서 알코올로 손상된 공간작업 기억을 회복시켰다.  

연구팀은 홍삼이 알코올중독 반응과 인지장애에 미치는 영향에 관여하는 기전을 각각 밝혀냈다. 김 교수는 “홍삼을 섭취하면 알코올로 인한 신경염증의 증가를 억제함으로써 알코올중독 반응과 알코올에 의한 공간작업 기억장애 등에 효과가 있는 것으로 확인됐다”고 말했다. 

허호진 경상국립대 응용생명과학부 교수 

미세먼지에 장기적으로 노출되면 미세먼지가 체내로 유입돼 다양한 조직에서 염증반응을 유발하고, 호흡기 및 피부질환, 신진대사 장애 등을 유발하는 것으로 알려져 있다. 특히 초미세먼지는 후각신경과 뇌(혈액-뇌-장벽)를 통과함으로써 뇌 신경세포의 기능 저하를 유발할 수 있다고 보고되고 있다.

허호진 교수팀은 홍삼추출물이 미세먼지로 인해 뇌와 폐 조직 등에서 발생하는 다양한 염증성 사이토카인을 조절하고, 세포독성 단백질 발현을 억제함으로써 인지기능 장애 개선에 효과가 있다고 밝혔다.

연구팀은 6주령의 실험용 쥐에 미세먼지를 노출시킨 후 홍삼추출물(50, 100 mg/kg of body weight)을 12주 동안 섭취시켜 공간인지능력 및 다양한 학습효과를 측정했다. 공간인지능력을 측정하기 위한 Y-maze 실험, 단기학습 능력을 측정하기 위한 수동회피실험(passive avoidance test), 장기학습능력을 측정하기 위한 모리스 수로 실험 등의 행동실험을 통해 인지기능 개선 효과를 확인했다.

실험 결과, 미세먼지에 노출된 쥐들은 공간인지능력 저하와 학습지연을 보였으나, 홍삼추출군은 미세먼지 비노출군과 유사한 수준의 인지기능을 개선 효과를 나타냈다. 

연구팀은 또 미세먼지로 인해 발생하는 다양한 염증성 사이토카인 수치를 확인했다. 폐 조직의 TNF-α 발현량 측정 결과 100mg/kg 홍삼 섭취군이 미세먼지 노출 대조군 대비 1.5배, 뇌 조직의 p-JNK 측정 결과 100mg/kg 홍삼 섭취군이 미세먼지 노출 대조군 대비 1.38배, TNF-α 발현량 측정 결과 미세먼지 노출 대조군 대비 1.57배 각각 감소했다.

허 교수는 “이번 연구 결과 홍삼추출물이 뇌조직에서의 콜린성 및 항산화 시스템 보호 효과를 통해 미세먼지 독성으로 손상된 학습 및 기억능력을 개선시킨다는 게 확인됐다”이라며 “미세먼지로 유발된 산화적 스트레스 환경에서 폐 및 뇌 신경세포를 보호함으로써 미세먼지로 유도된 염증성 인지기능 장애에 대한 홍삼추출물의 개선 효과를 확인했다”고 말했다.

류종훈 경희대 약대 교수

연구팀은 인삼의 비사포닌 성분인 파낙세롤D(panaxcerol D)가 아세틸콜린 신경(acetlycholine, 기억력 관련 신경) 차단, 아밀로이드베타(Aβ) 축적으로 인한 기억력 손상을 ERK(세포의 생존 및 증식에 조절하는 신호 전달 인자)의 인산화 증가나 항염 작용을 통해 인지기능을 개선시킬 수 있다는 점을 발표했다. 

연구팀은 스코폴라민으로 기억력 손상이 유도된 쥐 60마리와 아밀로이드 베타로 기억력 손상이 유도된 쥐 40마리를 대상으로 파낙세롤D를 각각 단회, 그리고 14일간 1회씩 투여하고, 인지기능 개선 작용 확인을 위해 행동실험으로 평가했다.

그 결과 Y자미로 실험에서 자발적 전환 행동의 증가를 통해 단기 기억력의 개선과 신규 물체 인지실험에서 신규 물체 선호도의 증가를 통한 물체 인식 능력의 개선, 수동회피실험에서 입장 지연 시간의 증가를 통해 장기 기억력의 개선을 확인했다.

파낙세롤D를 투여하면 단기기억력, 장기기억력, 물체인지기억력을 개선시키는 것을 확인했다. 또 Western blot 분석을 통해 파낙세롤D가 뇌에 미치는 영향을 확인했다. 

스코폴라민 투여를 통한 기억력 손상 쥐에서 ERK(세포의 생존 및 증식을 조절하는 신호전달 인자)와 CaMKII(신경 내 칼슘 이온 유입 관련 인자)의 인산화가 감소됐고, 파낙세롤D 1회 투여로 정상화된 것을 확인했다.

아밀로이드베타 투여를 통한 기억력 손상 쥐에서 GFAP(glial fibrillary acidic protein), caspase 3, NF-kB p65의 발현량이 증가했는데, 파낙세롤D의 반복 투여가 이를 정상화시킨 것을 확인했다.

파낙세롤D의 반복 투여로 신경의 시냅스 가소성과 연관된 단백질인 synaptophysin과 BDNF(brain-derived neurotrophic factor)의 발현량이 증가했다. 

이러한 결과들을 종합해 볼 때, 파낙세롤D의 투여는 뇌에서의 시냅스 가소성을 증가시키고, 뇌의 염증인자를 억제해 콜린 신경 차단 쥐 모델과 아밀로이드 베타 축적 쥐 모델에서의 기억력을 개선시키는 것으로 확인됐다. 

류 교수는 “이번 연구는 인삼의 비사포닌 성분인 파낙세롤D가 ERK의 인산화 증가나 항염증 효과를 통해 아세틸콜린 신경 차단, 아밀로이드 베타 축적으로 유도된 기억력 손상을 개선시킨다는 점을 확인해줬다”고 말했다.

치매는 기억력 감퇴뿐만 아니라 언어능력, 시공간파악 능력, 계산능력, 성격변화 등에서 다양한 장애를 초래한다. 알츠하이머병은 치매의 50~80%를 차지하는 가장 흔한 유형이다.  

경도인지장애는 건망증과 알츠하이머 치매의 중간단계라 할 수 있다. 기억력이나 인지능력, 계산능력, 언어능력은 떨어지지만 정상적인 일상생활이 가능해 초기에는 본인만 느끼고 주변에서 눈치 채지 못하는 경우가 많다. 그러나 경도인지장애 환자의 10~15%가 알츠하이머 치매로 진행되는 만큼 평상시 관리가 중요하다.