포도추출물기억력을 상승시킨다?

지난 5일 교육과학기술부와 한국연구재단에서는 보도자료를 통해 포도추출물로 알츠하이머 병을 예방하고 치료할 수 있는 길이 열렸다고 전했습니다. 그동안 알츠하이머병은 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환으로 공포의 대상이었는데요, 포도추출물이 기억력을 향상시켜 퇴행성 뇌질환을 치료할 수 있다는 이번 연구결과로 치료법에 박차를 가할 수 있게 되었습니다.

출처:플리커(@catsper)

당뇨병은 알츠하이머병의 위험인자로, 특히 신경세포의 퇴행성변화와 신경염증을 촉진시켜 심각한 기억력 저하를 초래하는 것으로 알려져 있었으나 현재까지 당뇨병에 의한 중추신경계의 생태병리학적 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았습니다.

경상대 노구섭 교수(40세)가 주도하고 전병탁 박사(제1저자) 등이 참여한 연구팀은 장기간 고지방식을 먹은 비만쥐를 통해 혈액, 간, 지방 및 뇌에서 인슐린저항성과 지방세포의 염증뿐만 아니라, 해마*에서 신경세포의 퇴행성변화를 관찰하였습니다.

기억과 학습을 담당하는 해마에서 신경세포 인슐린 저항성이 증가하는 것이 에너지대사(AMPK/ACC)신호전달계, 신경전달물질(콜린아세틸전이효소)의 분비감소 및 지질과산화와 타우(tau)인산화의 증가를 유도하여 결국 신경세포의 퇴행성변화를 일으킨다는 사실을 확인하였는데요, 뿐만 아니라 이러한 비만으로 인한 기억력 손상은 포도추출물(레스베라트롤*)을 먹으면 개선된다는 사실도 밝혀냈습니다.  

※ 해마(Hippocampus) : 대뇌의 양쪽 관자엽(측두엽)안에 존재. 일화, 학습과 기억 등 인지기능 담당
*) 레스베라트롤(resveratrol) : 식물이 곰팡이나 해충 같은 좋지 않은 환경에 직면했을 때 만들어내는 식물성 천연 폴리페놀계 물질로, 포도껍질, 포도씨, 땅콩에 들어 있음

고지방식과 함께 레스베라트롤을 섭취한 쥐는 인슐린 저항성 등이 억제되어 학습효과와 기억력 감퇴가 회복되었음을 관찰하였는데, 이는 레스베라트롤이 비만에 의한 당뇨로 발생된 만성염증과 신경염증을 감소시킬 뿐만 아니라 기억력 손상도 개선하였음을 나타내는 것이었습니다.

(왼쪽부터) 노구섭 경상대 교수, 신현주 박사과정생, 정은애 연구원, 전병탁 박사

노구섭 교수는 “이번 연구를 통해 대표적인 퇴행성뇌질환인 알츠하이머병을 지연시키는 약물을 개발하는데 중요한 단서를 제공하고, 향후 당뇨병 등 난치성 또는 퇴행성 질환의 새로운 치료법을 개발하는데 단초를 제공할 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔습니다. 

한편, 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 선도연구센터사업(MRC)과 경상남도의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 내분비와 대사분야의 권위 있는 학술지인 ‘미국당뇨병학회지(Diabetes)' 온라인 속보(2월 23일자)에 게재되었습니다.
(논문명: Resveratrol attenuates obesity-associated peripheral and central inflammation and improves memory deficit in high fat diet-fed mice)

[실험내용]


그림 1. 장기간의 고지방식이는 지방간과 간세포의 염증을 유발함. (A) 간세포사이에 지방망울이 축적됨. (B) 간세포에서의 지질과산화(lipid peroxidation; 4-HNE) 증가 (C) 간세세포에서 대식세포(macrophage; F4/80) 증가.

그림 2. 기억과 학습 중추인 해마부위에서의 인슐린 저항성 증가는 신경세포의 에너지대사 신호전달계의 감소와 TAU인산화 증가에 따른 신경퇴행성을 유도함.

그림 3. 모리스수중미로검사(Morris water maze test)를 이용하여 기억력 손상유무를 확인함. 도피대를 찾아 올라갈때까지의 잠재기(latency), 수영거리, 그리고 도피대가 있었던 곳에 머무르는 시간을 비교 분석하였음. 고지방식이(HFD) 동물군에 비해 레스베라트롤(HFD+RES)을 섭취한 동물군의 기억력이 향상됨을 알 수 있음.

C57BL/6 생쥐를 이용해서 저지방식이, 고지방식이, 고지방식이에 레스베라트롤을 넣은 식이 그리고 저지방식이에 레스베라트롤을 넣은 식이 이렇게 4개의 동물군으로 나누어 20주 동안 실험을 진행한다. 20 주 후에 기억력 손상을 확인하기 위해서 모리스수중미로검사*를 실행한다.

(*모리스수중미로검사 : 학습과 기억능력을 평가하기 위하여 많이 사용되는 검사법으로 동물이 숨겨진 도피대를 찾기 위해 단서를 이용하면서 수영을 해야 하는 공간 탐색 방법.)

대사인자(metabolic parameters)의 변화를 알아보기 위해서 ELISA를 실시한 결과 일반적인 제2형 당뇨의 증상과 동일하게 고인슐린증, 고렙틴혈증 그리고 저아디포넥틴혈증 등이 발생하였고, 혈청내 TNF-α의 수치도 증가하였다.

고지방식이 동물군에서는 간과 지방세포에서의 대식세포(macrophage)의 침투와 인슐린저항성(insulin resistance)이 나타났으며 레스베라트롤이 이를 억제해주는 결과를 얻었다. 고지방식이 동물군의 해마(hippocampus)에서 TNF-α와 Iba-1(미세아교세포 표지자)의 발현이 증가하였지만 레스베라트롤에 의해 감소되었다.

또한 고지방식이 동물군에서 AMPK의 활성이 감소하였고, Tau 단백질의 인산화가 증가하지만 레스베라트롤을 처리한 동물군에서는 AMPK의 활성의 증가와 Tau단백질의 인산화가 감소하는 효과가 나타났다. 신경전달물질인 아세틸콜린(acetylcholine)을 합성하는 콜린아세틸 전이효소(ChAT)가 고지방식이군에서 감소되었으며, 레스베라트롤을 처리한 동물군에서 증가되었다. 그리고 모리스수중미로의 결과에서도 고지방식이 동물군에서 낮은 학습효과 및 기억력 감퇴를 보였지만 레스베라트롤을 처리한 군에서 회복되는 효과를 얻었다.

 

자료 | 교육과학기술부, 한국연구재단 보도자료

 


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최근 인기리에 종영한 SBS드라마 ‘천일의 약속’에서 주인공 서연(수애)은 알츠하이머를 앓았습니다. 드라마 초반 시청자들은 어떻게 젊은이가 치매의 일종인 알츠하이머에 걸렸는지 충격에 휩싸였습니다. 그래서 이번에 요즘 젊은이들도 많이 걸린다는 치매에 대해서 알아보고, 우리나라 치매예방 기술이 어느 정도까지 왔는지 함께 살펴보겠습니다.

무시무시한 병 치매는 어떤 병일까?

sbs 천일의 약속 주인공 수애(출처:sbs 홈페이지)


치매는 일상생활을 정상적으로 유지하던 사람이 뇌기능 장애로 인하여 후천적으로 지적 능력이 상실되는 경우를 말합니다. 따라서 선천적으로 뇌기능 발달이 지연되는 뇌성마비는 치매로 분류하지 않습니다. 치매는 일단 정상적으로 발단한 뇌기능이 대뇌반구, 특히 대뇌겉질 및 해마를 침범하는 광범위한 질환에 의해서 점진적으로 지능이나 성격이 황폐화 되는 것을 통틀어 말합니다.
치매는 흔히 기억력 감퇴가 먼저 시작되어 다른 인지영역의 퇴행으로 진행되는데, 점차 초조함과 공격성을 동반하여 환자를 돌보는 가족은 물론 의료진에게도 큰 부담을 주게 됩니다. 치매의 종류에는 알츠하이머, 루이소체치매, 이마관자엽치매, 혈관 치매 등이 있습니다.

알츠하이머 걸렸을 경우 뇌 모양 사진

여기서 알아둬야 할 것은 치매와 건망증은 확실히 다르다는 것입니다. 둘 다 기억감퇴증상은 나타나지만 건망증은 식사를 했다는 사실을 기억하지만 무엇을 먹었는지, 언제 먹었는지 등의 상세한 내용을 잊어버리는 것이고, 치매는 식사를 했다는 사실 자체를 기억하지 못하는 것입니다. 
 
치매예방을 위한 감성 교류형 로봇 실벗과 메로
치매는 아직까지 뚜렷하게 정확한 원인이 밝혀지지 않았기 때문에 치매가 발생하기 전에 미리 예방하는 방법이 최선의 치료법입니다. 특히 요즘에는 젊은층에서도 많이 발생하고 있기 때문에 미리미리 예방해야 추후 건강한 노후생활을 즐길 수 있을 것입니다. 치매를 예방하기 위해서는 무엇보다도 꾸준한 운동과 두뇌활동, 그리고 즐거운 대인관계, 스트레스 제거 등이 필요하지만 이와 같은 것들은 말로 하기는 쉽지만 현대인들이 실천하기에는 매우 어려운 일입니다.
 
이에 한국과학기술연구원에서는 우선 노인들을 대상으로, 치매예방을 위한 로봇을 만들었습니다. 관계자의 말에 따르면 현재는 임상시험 중으로 아주 성공적이라고 하는데요, 지금부터는 치매예방을 위해 꾸준히 노력하고 있는 지능로봇사업단에서 만든 ‘실벗’과 ‘메로’를 만나보도록 하겠습니다.
 
"저 푸른 초원위에~ ㅇㅇ같은 집을 짓고~ ㅇㅇ하는 우리 님과 한 백년 살고 싶어~"
서울의 한 치매지원센터에서는 달걀처럼 생긴 ‘실벗’이라는 치매예방 로봇이 할머니, 할아버지들과 함께 빙글빙글 춤을 추며 노래를 부릅니다. 처음에는 노래 가사를 다 들려준 후 두 번째에서는 노래 중간 가사를 빼놓고 부르는데요. 그 후 노인들은 자기 태블릿 pc에 실벗이 부르지 않고 건너 뛴 가사를 찾는 게임을 하는데요, 답을 맞히면 ‘정답입니다’, 틀리면 ‘틀렸습니다’ 라는 문구가 뜨고 노인들의 개개인 점수는 모두 기록됩니다.

메로

실벗
















‘실벗’과 ‘메로’는 한국과학기술연구원 KIST의 지능로봇사업단에서 만들었습니다. 노인들의 두뇌훈련을 도와서 치매를 예방하는 것을 목적으로 하는데요. 두뇌활동을 높이기 위해 가사가 빠진 부분을 찾아내는 ‘뇌 튼튼 노래교실’, 로봇이 했던 동작을 기억한 뒤 재현 하는 ‘로봇 동작 따라하기’ 등 다양한 종류의 게임을 갖고 있습니다.

실벗과 메로는 각각 6가지, 10가지 게임을 갖고 있으며, 이 16가지 인지 훈련게임들로 진행되는 로봇프로그램이 매일 매일 각 참가자의 게임 성취도를 체크하여 참가자들이 자신들의 인지능력이 어느 정도 향상되고 있는지 확인할 수 있도록 합니다. 무엇보다도 실벗과 메로는 게임을 진행하며 참가자들을 유심히 관찰하여 격려와 칭찬을 건네거나, 때로는 아쉬움을 표하며 참가들의 흥미를 유발하고 동기를 부여하기 때문에 실제 사람이 진행하는 것만큼 집중력과 몰입도를 달성할 수 있다고 합니다.
실벗과 메로의 장점을 묻는 질문에 KIST김문상 연구단장은 “고비용으로 특수 교사를 대신해 전문적이고 체계적인 인지 훈련이 가능한 것이 이 로봇들의 가장 큰 장점입니다.”라고 전했습니다.

사실 치매 예방에 제일 좋은 방법은 뇌 훈련이라고 알려져 있습니다. 만약 이러한 치매예방 로봇과 두뇌훈련 게임을 하면 1000억 개의 뇌 신경세포를 잇는 연결고리가 많아지면서 자연스럽게 치매 예방에 도움이 될 수 있다고 신경전문의들은 말합니다.

우리나라 할머니 할아버지들의 치매예방 프로그램 진행 모습

덴마크 오르후스에서 실벗과 메로로 치매예방 프로그램 진행 모습

KIST의 실벗과 메로는 현재 핀란드 헬싱키와 덴마크 오르후스의 노인복지 센터에 보내져 노인들과 게임을 즐기고 있습니다. 우리 한국의 서비스 로봇이 유럽시장 선점에 큰 기여를 한 것인데요. 국내 로봇관계 전문가들은 대한민국의 로봇기술들이 유럽 선진국 공공복지사업에 크게 활용될 수 있는 발판을 제공했다고 보고 있습니다.

우리나라 치매예방 로봇의 해외진출도 기뻐할 일이지만, 우선은 국내의 노인분들과 또 다른 치매로 힘들어하는 분들을 위해 ‘실벗’과 ‘메로’의 역할이 커지길 기대해 봅니다. 실제 사람보다 더 따뜻하고 즐거운 손길을 내밀어 주는 치매예방 로봇! 여러분, 치매 걱정하지 마세요. 실벗과 메로가 있으니까요!

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 조 선 율

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