50~75세 해마에서 뇌 면역세포 구성 변화…노화 연구 새 단서

기억을 담당하는 뇌 부위에서 중년 이후 면역세포의 구성이 바뀔 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 뇌 노화가 세포 기능이 서서히 약해지는 데 그치지 않고 면역·혈관·신경계가 함께 재편되는 과정일 가능성을 보여준다.

미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스 후성유전체학센터, 뉴욕게놈센터, 컬럼비아대, 캘리포니아대 어바인캠퍼스 연구진은 신경계 질환이 없었던 20~95세 성인 40명의 사후 해마 조직을 분석해 국제학술지 《사이언스》에 발표했다. 해마는 새로운 정보를 학습하고 기억을 저장하는 데 중요한 뇌 부위다.

연구진은 세포 하나하나에서 어떤 유전자가 활동하는지 확인하는 단일세포 분석과 함께 DNA 메틸화, 염색질 접근성, 유전체의 3차원 구조를 살폈다. 유전자 발현이 세포가 현재 하는 일을 보여준다면, DNA에 남은 후성유전학적 특징은 세포가 어떤 계통에서 유래했는지 추적하는 단서가 된다.

분석 결과 뇌의 주요 면역세포인 미세아교세포는 약 50~75세 사이 뚜렷하게 감소했다. 줄어든 것은 배아 발달 단계에서 만들어져 뇌에 자리 잡은 세포였다. 그 자리는 미세아교세포와 비슷한 다른 세포가 점차 채웠다. 새로 늘어난 세포는 혈액을 순환하는 면역세포인 단핵구와 후성유전학적 특징이 비슷했고, 염증 반응과 관련된 유전자 활동도 더 강했다.

이는 태아 때 만들어진 미세아교세포가 뇌에 평생 머물며 스스로 재생한다는 기존 관점과 다른 현상이다. 다만 새 세포가 실제로 혈액에서 뇌로 들어왔는지는 확인되지 않았다. 연구진은 이 변화가 노화한 뇌에서 오래 이어지는 염증과 관련될 가능성을 제시했다.

혈액 속 물질이 뇌 조직으로 함부로 들어오지 못하게 막는 혈액뇌장벽과 관련된 변화도 관찰됐다. 나이가 들수록 혈액뇌장벽 유지와 신경세포 신호 전달을 돕는 별아교세포 집단이 줄었다. 여러 뇌세포에서는 DNA가 세포핵 안에서 접히고 배치되는 3차원 유전체 구조도 전반적으로 약해졌다.

이번 결과가 50세에 면역세포가 갑자기 바뀐다는 뜻은 아니다. 여러 연령대의 조직을 비교했을 때 50~75세 사이 점진적인 변화가 나타났다는 의미다. 또한 확인된 변화가 알츠하이머병이나 치매를 직접 일으킨다고 결론 내릴 수는 없다. 연구진은 기존 미세아교세포가 감소하는 이유와 면역세포 전환이 신경퇴행성 질환에 직접 영향을 주는지 추가로 확인할 계획이다.

자료: 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스·뉴욕게놈센터·컬럼비아대·캘리포니아대 어바인캠퍼스