조성래 연세대 세브란스병원 재활의학과 교수

운동과 재활치료가 뇌신경계 기능을 향상시키는 데 직접적으로 도움된다는 연구결과가 나왔다. 이에 따라 뇌성마비, 뇌졸중, 파킨슨병 등 뇌신경계 질환자에 대한 다양한 운동 및 재활치료의 중요성이 강조되고 있다.

조성래 연세대 세브란스병원 재활의학과 교수는 동물모델을 대상으로 활발하게 움직일 수 있는 환경을 조성하고 다양한 감각·인지·사회적 자극을 가한 결과 운동 및 기억능력이 향상되고 뇌 유전자의 발현이 증가하는 것을 확인했다고 10일 밝혔다.

이번 연구는 ‘풍요로운 환경(enriched environment)’이라는 모델을 사용했다. 이는 장난감, 터널, 수레바퀴 등을 설치한 대형 사육장에 12~15마리의 쥐가 생활하도록 한 동물 재활치료 모델이다.

연구팀이 총 32마리의 정상 쥐를 풍요환경군 대조환경군으로 나눠 2개월간 관찰한 결과 풍요 환경군은 대조군보다 신경 시냅스 신호전달 과정에 관여하는 유전자들의 발현이 증가하는 것으로 나타났다. 반면 시냅스 전 신경전달물질의 재흡수(소실)와 관련된 유전자는 발현이 저하됐다. 즉 시냅스 부위에서 도파민이나 세로토닌 등 신경전달물질의 농도가 높아졌다. 조 교수는 “이같은 현상은 집중력 장애 환자나 우울증 환자에게 사용하는 약제의 작용기전과 같은 효과”라고 설명했다.

뇌성마비 모델인 저산소성·허혈성 뇌손상 동물실험에서는 운동 및 재활치료를 통해 대표적인 운동조절 기관인 뇌 전두엽, 기저핵, 소뇌 등 부위에서 성장인자의 발현이 증가하는 것으로 나타났다. 조 교수는 “총 30마리의 뇌성마비 동물모델에서 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor-2)가 증가했다”며 “이는 뇌혈관의 생성을 활성화시켜 신경학적 기능을 회복하는 데 긍정적인 효과를 준 것”이라고 설명했다.

이어 89마리의 뇌성마비 동물모델을 대상으로 줄기세포 이식치료 후 운동 및 재활치료를 진행한 결과 이식된 줄기세포의 생착률, 신경세포로의 분화율, 내재성 신경 재생률 등이 증가했다. 특히 줄기세포치료와 운동치료를 병행하는 경우 신경원세포뿐만 아니라 신경교세포도 활성화됐으며, 섬유아세포 성장인자의 발현이 특징적으로 증가한 것으로 나타났다.

24마리의 파킨슨병 동물모델에서는 자기장 뇌자극 치료 등의 재활치료를 통해 다양한 신경영양인자와 혈관성장인자의 발현이 증가했다. 또 도파민성 신경세포가 보호돼 신경학적 기능이 향상되는 것으로 확인됐다.

조 교수는 “이번 연구로 운동 및 재활치료가 뇌신경 기능을 향상시키는 데 직접적인 영향을 미친다는 사실이 입증됐다”며 “이는 뇌성마비, 뇌졸중, 파킨슨병 등 뇌신경계 질환을 앓고 있는 환자에게 적극적이고 다양한 재활치료가 필요하다는 점을 시사한다”고 말했다.

이번 연구결과는 ‘신경재활과 신경개선(Neurorehabilitation and Neural Repair)’, ‘플로스 원(Plos One)’, ‘세포이식(Cell Transplantation)’, ‘뇌연구(Brain Research)’ 등 4개 학술지에 게재됐다.