비타민D 결핍과 인지기능 장애 상관성 새 이론

기억력 형성되는 해마 내부 뉴런 주위 망 급감 관찰

비타민D가 뇌의 유연성에 미치는 중요한 영향과 함께 비타민D 결핍이 우울증이나 조현병을 비롯한 인지기능 장애와 밀접한 관련이 있음을 시사하는 동물실험 결과가 공개됐다.

이 같은 연구결과는 비타민D 결핍과 관련이 있는 인지기능 장애를 예방하거나 치료할 수 있는 대안의 개발이 가능할 것임을 뒷받침하는 것이다.

호주 퀸즈랜드대학 뇌연구소의 토마스 H.J. 번 부교수 연구팀은 학술저널 ‘뇌의 구조 및 기능’誌(Brain Structure and Function) 온라인판에 지난 2일 게재한 보고서에서 이 같이 밝혔다.

보고서의 제목은 ‘마우스에서 비타민D 결핍이 해마 의존형 학습 빛 구조적 뇌 연결의 와해에 미친 영향’이다.

이와 관련, 비타민D 결핍은 전 세계적으로 10억명 이상의 사람들에게 영향을 미치고 있다는 것이 전문가들의 추정이다. 아울러 비타민D 결핍과 인지기능 손상의 상관관계는 상당히 잘 알려져 있는 것이 현실이다.

하지만 비타민D가 뇌의 구조와 기능에 미치는 정확한 영향에 대해서는 아직까지 규명되지 못한 부분이 많은 형편이어서 비타민D 결핍이 갖가지 문제를 유발하는 기전 또한 밝혀지지 못한 상태이다.

이에 번 교수팀이 연구를 진행한 결과 비타민D 수치가 건축현장의 비계(scaffolding)와 마찬가지로 뇌 내부에서 뉴런 주위의 망(perineuronal nets)이 온전한 상태를 유지하는 데 영향을 미친다는 사실을 알아낼 수 있었다.

마치 콩자루의 주변을 그물망으로 덮었다면 뉴런 주위의 망은 그물망과 같고, 콩자루는 뇌세포와 같다고 비유할 수 있으리라는 것.

뉴런 주위의 망은 각종 단백질과 당(糖) 분자물질들로 구성되어 있어 뉴런 주변을 탄탄하게 지지하는 철망과도 같은 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 말하자면 뉴런 간 연결에 안정성을 부여해 준다는 의미이다.

이번 연구에서 번 교수팀은 건강하고 젊은 실험용 쥐들을 두 그룹으로 무작위 분류한 후 이 중 한 그룹에게 비타민D를 제거한 사료를 공급하고, 다른 그룹에는 비타민D가 함유된 사료를 공급하는 내용으로 동물실험을 진행했다.

그 결과 20주가 경과했을 때 비타민D 공급이 중단되었던 그룹의 경우 기억력과 학습능력이 대조그룹에 비해 크게 감퇴한 것으로 나타났다.

이에 바티민D가 결핍된 그룹에 속한 실험용 쥐들의 뇌 내부를 검사한 결과 번 교수팀은 해마 내부의 뉴런 주위 망이 크게 줄어들었음을 발견할 수 있었다. 해마가 기억력이 형성되는 데 결정적인 역할을 하는 뇌내 부위임을 상기케 하는 대목.

더욱이 비타민D가 결핍된 실험용 쥐들은 뇌내 뉴런들 간의 연결이 수적으로나 연결력 측면에서나 크게 감소했음을 연구팀은 관찰할 수 있었다.

이와 별도로 ‘신경과학 트렌드’誌(Trends in Neuroscience)에 지난달 게재한 보고서에서 번 교수팀은 비타민D가 뉴런 주위 망의 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 알아낼 수 있었다고 밝혔다.

이 보고서의 제목은 ‘비타민D가 신경접합부의 가소성, 인지기능 및 신경정신 질환들에 미친 영향’이다.

보고서에서 번 교수팀은 비타민D 수치가 정상적일 경우 일부 효소들이 뉴런 주위의 망이 파괴되지 않도록 예방해 주는 반면 비타민D 수치가 감소하면 뉴런 주위의 망을 파괴할 것이라는 가설을 제시했다.

이렇게 되면 해마 내부의 뉴런들이 더 이상 뉴런 주위의 망에 의해 보호받지 못하게 되고, 뉴런 간 연결성을 유지하는 데도 어려움이 따르게 되리라는 것이다. 그리고 이로 인해 인지기능이 상실될 것이라고 지적했다.

번 교수팀은 해마가 뇌 내부에서 뉴런 주위의 망을 이용해 연결성이 유지되도록 하는 유일한 부위는 아니라고 언급했다. 하지만 비타민D 결핍에 의해 가장 크게 영향이 미치는 부위가 바로 해마라고 덧붙였다.

번 교수는 “해마 내부의 뉴런 주위 망이 비타민D 결핍에 의해 가장 크게 영향을 받게 되는데,이것은 뇌 내부에서 가장 활발하게 활동하는 부위이기 때문”이라고 설명했다.

마치 탄광 속 카나리아처럼 가장 많은 양의 에너지를 필요로 하는 곳이 해마 내부의 뉴런 주위 망이어서 비타민D와 같은 필수영양소가 결핍되는 상황에 가장 민감한 반응을 나타내게 된다는 것이다.

한편 흥미롭게도 해마의 오른쪽 부위가 왼쪽 부위보다 비타민D 결핍에 의해 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다고 번 교수는 밝혔다.

그 이유에 대해 번 교수는 아직 확실하지는 않다면서도 조현병 환자들에게서 마찬가지 양상이 관찰된다는 점을 상기시켰다. 조현병 환자들의 70% 정도가 비타민D 결핍을 나타내는 데, 이 환자들도 해마 내부의 오른쪽이 보다 많이 파괴되어 있는 특징을 내보인다는 것이다.

번 교수는 “해마의 오른쪽이 공간기억을 관장할 뿐 아니라 현실감각과 적응력에도 중요한 역할을 하는 곳”이라며 “따라서 비타민D 결핍으로 인해 이곳의 기능이 상실되면 기억력 결핍과 현실감각의 왜곡 등 조현병의 핵심적인 징후들이 나타날 수 있을 것으로 보인다”고 피력했다.

현재 번 교수팀은 바티민D 결핍과 뉴런 주위 망, 그리고 인지기능의 상관성에 대한 새로운 가설을 검증하기 위한 연구작업을 진행 중이다.