뇌졸중으로 손상된 신경 기능을 회복할 수 있는 새로운 방법이 발표됐다. 김병곤 아주대 의대 뇌과학교실 교수와 김형순 연구강사팀은 염증반응 억제에 기여한다고 알려진 ‘아르기나제-1(Arginase-1) 효소 단백질’이 뇌졸중 후 뇌기능 회복에 부정적인 역할을 한다는 것을 동물실험을 통해 확인하고 이를 역이용해 새로운 치료방법을 제시할 수 있을 것이라고 19일 밝혔다.

체내 염증반응은 상처가 난 피부에 딱지가 생기고, 딱지가 떨어지면서 새 살이 돋는 치유의 역할을 한다. 하지만 과도하면 통증을 일으키고, 만성적인 조직 궤양으로 이어져 회복이 지연되는 양면성을 가지고 있다.

아르기나제-1은 피부나 간과 같은 조직에서 이러한 과도한 염증반응을 억제하고, 조직 회복을 촉진하는데 이로운 역할을 한다고 알려져 있다.

연구팀은 허혈성 뇌졸중 동물모델을 이용해 염증을 유발하는 대식세포가 뇌졸중으로 손상된 뇌조직으로 침윤하며, 이러한 침윤성 대식세포에서 아르기나제-1 단백질의 발현이 매우 증가하는 것을 관찰했다.

나아가 아르기나제-1 단백질의 과도한 발현을 억제했을 때, 운동 기능의 회복이 좋아지는 것을 확인했다. 즉 염증반응의 균형(억제)을 유지한다고 알려진 아르기나제-1 단백질의 과도한 발현이 오히려 뇌졸중 이후 기능 회복에 부정적인 영향을 미치는 것을 확인했다.

특히 조직학적 분석 결과, 아르기나제-1 단백질 발현 억제가 손상된 뇌 조직의 액손(axon 신경축삭, 자극이나 정보를 다른 신경세포로 전달하는 통로의 외피) 재생을 막는 섬유화 반응을 억제하고, 병변 부위에서 신경신호 전달에 중요한 수초 형성 반응을 촉진시켰다.

이밖에 뇌졸중 병변 주변부에서 흥분성 시냅스 수의 현저한 증가, 미세아교세포에 의한 시냅스 제거 과정 감소, 염증성 사이토카인의 형성 억제 등 기능 회복에 직접적인 영향을 미치는 긍정적인 현상들이 보였다.

뇌졸중은 뇌로 산소와 영양을 공급하는 혈관이 막히거나 터지는 질환으로 사지마비, 감각장애, 언어장애, 운동실조 등 심각한 기능장애를 남길 수 있다.

   김병곤 아주대 의대 뇌과학교실 교수(오른쪽)와 김형순 연구강사

김병곤 교수는 “기존 시험관 실험에서 염증 억제성 표현형 단백질로 알려졌던 아르기나제-1이 뇌졸중 이후 기능 회복 및 염증반응에 부정적 역할을 할 수 있음을 동물모델을 통해 처음으로 증명했다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.

그는 “현재 임상시험을 진행 중인 경구용 아르기나제 억제제 ‘OATD-02’(항암치료제)를 활용해 대식세포 아르기나제-1 단백질에 의한 대식세포-미세아교세포 간 상호작용의 특이성(염증반응 억제 경로)을 구현함으로써 뇌졸중 치료법 개발을 위한 새로운 타깃을 제시하고, 향후 임상중개연구 개발의 가능성을 제시했다”고 덧붙였다.

이번 연구는 2월 ‘미국국립과학원회보’(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, IF=9.4)에 ‘Detrimental Influence of Arginase-1 in Infiltrating Macrophages on Post-Stroke Functional Recovery and Inflammatory Milieu’(뇌졸중 후 기능 회복 및 염증 환경에 미치는 침윤 대식세포 유래 아르기나제-1의 해로운 영향)란 제목으로 게재됐다.