인간의 뇌는 가장 물질대사가 활발하고 에너지도 많이 쓰는 기관이다.

뇌의 신경세포(뉴런)는 혈관을 통해 영양분을 공급받고 노폐물을 배출한다. 여기에 관여하는 혈관을 한 줄로 연결하면 무려 600㎞에 달한다.

뇌 신경세포는 병원체나 독성 물질에 매우 취약하기도 하다. 뇌혈관이 '혈뇌장벽(blood-brain barrier)'이라는 철통 방어 구조로 진화한 이유가 여기에 있다.

뇌의 뉴런은 혈뇌장벽을 조절해 필요한 영양분과 신경 물질을 통과시키고 병원체나 독성물질은 차단한다.

따라서 뇌의 뉴런과 혈관 사이의 폭넓은 신호 교환은 뇌 건강 유지에 필수적이다.

실제로 뇌혈관이 인접한 뉴런의 물질대사 상태를 감지해 반응한다는 걸 독일 막스 플랑크 연구소(MPI) 과학자들이 발견했다.

뉴런의 지방산 대사에 필요한 효소의 발현에 MOF라는 후성유전 조절인자가 관여한다는 것도 확인됐다.

막스 플랑크 면역생물학 후성유전학 연구소의 아시파 악타르 박사팀은 15일(현지시간) 저널 '네이처 세포 생물학(Nature Cell Biology)'에 관련 논문을 발표했다.

논문의 제1 저자인 악타르 랩(실험실)의 빌랄 스하이크 박사후연구원은 "주변에 영양분이 있으니 지방산 대사를 시작하라는 신호를 무언가가 뉴런에 줘야 한다"라면서 "이럴 때 MOF가 DNA로 이동해 뉴런의 지방산 처리 프로그램을 켜는 것으로 밝혀졌다"라고 설명했다.

음식물에 포함된 지방산은 세포막에 필요한 지질 복합체 형성과 에너지 생성 등에 쓰인다.

그런데 신경 발달 이상 등으로 MOF의 기능에 결함이 생기면 뉴런이 지방산 대사를 제대로 하지 못하고, 처리되지 않은 지방산은 뉴런과 뉴런 사이의 공간에 쌓인다.

이렇게 지방산 대사의 균형이 깨지면 이를 감지한 신경 혈관이 스트레스 반응을 일으켜 혈뇌장벽을 느슨하게 푼다는 걸 연구팀은 밝혀냈다.

이런 대사 불균형이 지속하면 샐 틈이 생긴 혈뇌장벽이 질병 상태로 이어진다고 한다.

악타르 박사는 "뇌의 신경 대사 환경에 결함이 생기면 혈관 염증과 함께 혈뇌장벽을 형성하는 뉴런의 기능에 이상이 생겨 혈뇌장벽의 투과성이 높아진다"라면서 "그 결과는 신경 혈관이 고장 나는 것"이라고 말했다.

혈관의 고장은 알츠하이머병이나 혈관성 치매 같은 노화 관련 질환이 생길 때 나타나는 특징이기도 하다.
 

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