뇌는 왜 노화하는가? 해답은 당신의 유전자에 있다

16 9월, 2018

뇌는 몸속의 다른 조직 구성이나 체계와 마찬가지로 노화된다. 하지만 다른 사람들보다 시간의 흐름에 영향을 유난히 더 많이 받는 사람이 있다. 물리적 변화에 관해 이야기하고자 하는 것이 아니다. 뇌는 왜 노화하는가? 왜 이런 차이가 발생하는가?

그렇다면 더욱 중요한 것은, 뇌의 노화에 대해 우리가 할 수 있는 일은 무엇인가? 어떤 사람이 노화의 영향을 받기 쉬운가? 뇌의 노화를 늦추도록 도와주는 수단이 있는가?

노화하는 뇌의 수수께끼에 대한 답은 특정 유전자에 있다. 영국 케임브리지에 있는 바브라함 연구소와 로마 사피엔자 대학의 연구원들이 뇌의 유전학적 내부 작용에 대한 해답을 찾았다. 이 유전자는 나이와 관련된 인지적 저하라는 복잡한 메커니즘에 영향을 미쳤다.

우리는 이미 뇌가 노화하면 무슨 일이 일어나는지 잘 알고 있다. 예를 들어, 뉴런이 저하되면서 죽고 새로운 뉴런으로 대체된다는 사실을 알고 있다. 줄기세포의 한 종류인, 특정의 신경줄기세포 (NSC)는 이러한 과정을 촉진한다. 이 신경계 세포는 재생되고 모세포를 만들 수 있다.

하지만 시간이 지나면서 이 세포들은 기능이 떨어지게 되고, 뇌 또한 잘 작동하지 않게 된다. 세포를 노화시키는 것은 무엇인가? 분자의 변화가 세포 감소의 원인이 되는 것은 무엇인가? 이 질문들에 연구원들은 해답을 내놓았다.

뇌가 노화하면 무슨 일이 일어나는가?

왜 뇌가 노화하는지 우리가 찾아보기 전에, 뇌가 무엇으로 구성되었는지 이야기할 것이다. 뇌가 노화하는 것은 어느 지점까지 진행이 되며 필연적이다. 하지만, 현상이 모두에게 균일하게 나타나지는 않는다. 사실 각각의 뇌는 다르게 영향을 받는다. 뇌가 노화하는 것을 막거나 지연시킬 수 있다면 영원한 젊음을 얻기 위한 최고의 선택이 될 것이다.

뇌는 왜 노화하는가? 해답은 당신의 유전자에 있다

인간의 뇌는 약 10만 개의 뉴런을 가지고 있고 이들은 수조 개의 시냅스로 연결되어 있다. 삶의 과정에서 뇌는 몸의 다른 부분보다 더 많이 변화한다. 임신 3주에 뇌가 발달하기 시작하는 순간부터 나이가 들 때까지 뇌의 복잡한 구조와 기능까지 변화한다.

인생의 첫 해 동안, 아이들의 뇌는 초당 백만 개 이상의 새로운 신경 연결을 만들어 낸다. 미취학 아동기에 뇌의 크기는 4배가 된다. 약 6살 정도가 되면, 뇌는 성인 크기의 약 90%까지 자란다.

계획, 기억, 그리고 자극 제어와 같은 것을 담당하는 뇌의 영역인 전두엽은 가장 마지막에 뇌가 성숙하는 영역에 있다. 사실, 35세까지 완전히 발달하지 않을 수도 있다.

하지만 일단 그 지점에 도달하면 뇌의 노화가 시작된다. 나이가 들면서 신체적 체계는 점점 저하되기 시작한다. 뇌도 예외가 아니다. 이처럼, 정상적인 노화는 기억에 있어 특정한 변화를 가져온다.

  • 정상적인 노화는 기억에 일반적인 영향을 미친다.
  • 새로운 것을 배우는 것이 어렵다. 새로운 정보를 암기하는 데 더 오래 걸린다.
  • 동시에 여러 가지 일을 하기가 어려워진다. 처리가 느려져 작업을 병행하는 처리와 계획이 어려워진다.
  • 이름과 숫자를 외우기가 더 어려워진다. 이름과 숫자를 외우도록 도와주는 전략적 기억력은 20세부터 저하되기 시작한다.
  • 약속을 기억하기가 더 어려워진다.

일부 연구는 노인 3분의 1이 서술 기억(그들이 기억해 낼 수 있는 사실이나 사건의 기억)에 어려움을 겪고 있다고 나타났다. 다른 연구에서는 인지 테스트에서  70대의 5분의 1이 20대만큼 할 수 있다고 나타났다.

노화하는 뇌에 일어나는 일반적인 변화는 다음을 포함한다.

  • 뇌 질량: 전두엽과 해마같은 이러한 뇌의 부분이 높은 뇌 기능과 새로운 기억 체계화에 연관된다. 60세나 70세의 나이에 변화가 시작된다.
  • 피질의 밀도: 시냅스 연결의 감소로 홈의 외부 표면이 얇아진다. 연결이 적어지면 인지 처리가 느려질 수 있다.
  • 백질: 백질은 뇌세포 사이에 함께 뭉쳐서 신경 신호를 전달하는 수초신경섬유로 구성된다. 과학자들은 나이가 들수록 수초가 줄어든다고 믿는다. 그 결과, 처리가 느려지고 인지 기능에 영향을 미친다.
  • 신경전달물질 체계: 해당 연구원들은 나이가 들면서 화학 전달물을 뇌가 적게 생산한다고 주장했다. 이러한 도파민, 아세틸콜린, 세로토닌, 노레피네프린의 감소는 기억력이 손상되는 역할을 한다. 이것은 또한, 우울증 증가의 원인이 될 수 있다.

뇌의 노화에 대한 유전자의 역할

이제 우리는 뇌가 노화되면 무슨 일이 일어나는지 알고 있다. 그래서 처음에 언급했던 노화 과정에 유전자가 하는 역할이 무엇인지 알아보는 연구로 돌아가 보자. 연구원들에 따르면, DBX2 유전자는 뇌의 노화를 설명한다고 한다.

과학자들은 18개월 된 쥐의 줄기세포/전구세포(NSC는 신경줄기세포의 약어이다)의 유전학적 변화를 3개월 된 쥐의 유전자와 비교했다. 250개 이상의 유전자가 시간이 지나면서 행동을 변화시키는 것을 확인했다. 이 유전자들이 아마도 지정된 세포의 기능 저하를 일으킨다는 것을 의미한다.

일단 250개의 유전자를 확인하면서, 과학자들은 DBX2라고 불리는 유전자의 증가가 노화된 NSC를 변화시킨다는 것을 알았다. 그리고 생체내 실험과 시험관 실험을 했다. 이러한 실험은 젊은 NSC에서 이 유전자의 증가가 늙은 줄기세포처럼 행동하게 만드는 것을 보여주었다. DBX2 활동의 증가는 NSC가 젊은 세포처럼 성장하거나 급증하는 것을 막아주었다.

뇌는 왜 노화하는가? 해답은 당신의 유전자에 있다

무엇보다도 연구원들은 가장 늙은 NSC를 살펴보았다. 그래서 왜 줄기세포가 시간이 지나면서 저하되는가를 설명하는 후생유전학 마커로 변화를 확인했다. 우리가 DNA를 알파벳처럼 생각한다면, 후생유전학 마커는 억양과 구두점 같은 것이다. 세포에서 어떤 유전자를 읽어야 하는지 그리고 어떻게 읽는지를 말해준다. 이 연구에서 과학자들은 어떻게 이 마커가 게놈에서 서로 다른 방식으로 배치되어, NSC가 더 천천히 자라도록 하는지를 “말하고”있다.

해당 연구는 이러한 변화가 뇌의 노화 과정에 원인이 될 수 있다고 보았다. 그것은 뇌의 재생 과정을 감속시킨다. 연구자들은 이러한 발견이 언젠가는 노화 과정의 역행으로 이어질 것으로 기대하고 있다. 앞으로 뇌의 노화 과정을 이해하면서 신경줄기세포의 감소를 감지하는 방법이 발견되기를 바란다.