파킨슨병은 떨림과 균형감각 상실부터 우울증에 이르기까지 다양한 운동 및 비운동 증상을 유발합니다.
이처럼 다양한 증상이 환자에게 영향을 미치기 때문에 의료진은 각 증상을 치료하기 위해 서로 다른 약물을 처방해야 하는 경우가 많습니다.
하지만 이제 MIT 신경과학자들은 파킨슨병 환자의 운동 및 비운동 증상 모두에 영향을 미치는 세 가지 뇌 회로를 밝혀냈습니다.
파킨슨병 모델에서 뇌 회로를 탐구함으로써 연구진은 새롭고 더 효율적인 약물 치료법을 위한 길을 열었을지도 모릅니다.
파킨슨병 증상과 뇌 회로에 대한 이해
파킨슨병 증상은 뇌의 여러 영역으로 구성된 시상과 관련이 있는 경우가 많습니다.
시상하부(PF) 시상을 포함한 많은 영역이 운동 조절에 도움을 줍니다.
반대로 파킨슨병 증상이 진행됨에 따라 환자는 보통 PF 시상에서 퇴행이 나타납니다.
이를 염두에 두고 MIT 연구진은 PF 시상과 운동 조절 및 기타 파킨슨병 증상과 관련된 다른 뇌 영역 사이의 연관성을 탐구하고자 했다고 사이언스 데일리는 보도했습니다.
궁극적으로 과학자들은 PF 시상 뉴런이 세 가지 다른 뇌 구조, 즉 꼬리핵(CPu), 시상하핵(STN), 편도체핵(NAc)에 투사된다는 사실을 발견했습니다.
PF 시상 뉴런은 각기 다른 회로를 통해 이러한 구조에 연결됩니다.
뚜렷한 뇌 회로 기능이 파킨슨병 치료와 관련 있는 방법
과학자들은 위에 나열된 세 가지 뇌 구조를 확인한 후 놀라운 사실을 발견했습니다: PF 시상과 구조물을 연결하는 회로는 모두 다른 기능을 수행할 가능성이 높습니다:
- CPU로 투사되는 회로는 일반적인 움직임에 관여하는 것으로 밝혀졌습니다.
- STN으로 확장되는 회로는 운동 학습과 연결되어 있는 것으로 보입니다.
- PF 시상과 NAc를 연결하는 회로는 기분과 동기 부여와 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다.
파킨슨병 모델에서 회로 탐색하기
연구진은 각 회로의 고유 기능을 파악한 후 파킨슨병 마우스 모델을 사용하여 뇌 회로 연결을 강화하거나 약화하면 파킨슨병 증상에 영향을 미칠 수 있는지 확인했습니다.
흥미롭게도 파킨슨병 마우스 모델을 야외 테스트에 참여시켰을 때 강화된 CPU 연결로 인해 움직임이 감소하는 것으로 나타났습니다.
또한 파킨슨병 모델은 표준 로타로드 테스트에 마우스 모델을 참여시켰을 때 입증된 바와 같이 STN 연결이 약화되어 운동 학습이 감소하는 것으로 나타났습니다.
마지막으로, 연구진은 파킨슨병 모델이 NAc 연결이 약화되어 우울증과 유사한 증상을 보인다는 사실을 여러 가지 자당 선호도 테스트 결과에서 확인할 수 있었습니다.
후자의 경우, 마우스 모델은 NAc 회로가 방해받았을 때 설탕물에 대한 관심이 감소하여 우울한 상태를 나타냈습니다.
연구 결과를 ‘약물 가능한’ 치료로 전환하기
연구진의 마지막 단계는 “약물이 될 수 있는” 분자 표적을 탐색하는 것이었습니다.
즉, 연구진은 치료 약물 개발에 도움이 될 수 있는 표적을 찾았습니다.
결국 연구팀은 신경세포의 성장과 생존에 영향을 미치는 다양한 유형의 콜린성 수용체를 발현하는 시상 세포에 주목했습니다.
과학자들은 이러한 수용체를 차단하거나 활성화하여 마우스 모델에서 파킨슨병 증상을 역전시키는 데 성공했습니다.
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궁극적으로 연구진은 이 연구에서 얻은 지식을 활용해 보다 효율적인 파킨슨병 치료법을 개발할 수 있기를 희망합니다.
연구팀이 마우스 모델의 뇌에서 확인한 뉴런의 유형은 영장류의 뇌에서도 발견되지만 연구자들은 여전히 인간 뇌에서 유사한 회로의 동작을 탐구해야 합니다.
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