뇌졸중은 뇌에 혈액을 공급하는 혈관 내부가 막히거나 혈관이 터짐으로써 그 부분의 뇌가 손상돼 나타나는 신경학적 증상을 일컫는 뇌혈관질환이다. 

건국대학교 KU융합과학기술원 최윤경 교수(융합생명공학) 연구팀이 뇌졸중 치료에 일산화탄소가 중요한 역할을 담당할 수 있다는 단서를 찾아냈다. 

성상교세포에 초점

뇌졸증으로 인해 산소와 영양분을 공급받지 못한 뇌조직은 급속하게 괴사돼 반신마비, 언어장애 등의 후유증을 일으키는 것으로 알려져 있다. 

연구팀은 뇌와 척수에 존재하는 성상교세포에 낮은 농도의 일산화탄소를 처리하면 혈관신생 및 신경재생을 유도할 수 있는 혈관내피세포 성장인자(VEGF: vascular endothelial growth factor)의 발현이 증가한다는 사실을 찾아냈다. 

과거에는 일산화탄소의 중독으로 인한 사고가 많아 일산화탄소의 독성에 관한 연구가 지배적이었다. 하지만 최근 연구결과에 의하면 낮은 농도의 일산화탄소는 고농도 일산화탄소와는 달리 혈압을 낮추거나 염증을 억제하는 등의 치료적 효과가 있음이 보고돼 왔다. 

최윤경 교수는 이번 연구에 뇌질환 중 뇌졸중에서 일산화탄소의 치료적 기전을 연구했다. 

낮은 농도의 일산화탄소는 달라 
혈압 낮추고 염증 억제 등 치료적 효과

면역조직화학과 전기영동법 검사를 통해, 낮은 농도의 일산화탄소는 성상교세포의 칼슘 채널을 활성화해 세포내로의 칼슘 농도를 증가시키며, 이는 SIRT1 단백질을 통한 PGC-1alpha 단백질의 활성화와 혈관내피세포 성장인자라는 성장 인자의 증가를 유도한다는 사실을 확인했다. 

최 교수는 2016년 <네이처 메디신>(Nature Medicine)지에 외상성 뇌손상 모델에서 낮은 농도의 일산화탄소가 신경재생을 통해 인지능력과 운동능력을 회복시킨다는 사실을 연구한 논문을 게재한 바 있으며 이 분야서 독보적인 연구력을 보유하고 있다. 

이번 연구에서는 노령화 사회에서 퇴행성 뇌질환 중 가장 많이 발생하는 뇌줄중에서의 일산화탄소의 역할을 규명한 점에 그 의의가 있다. 

앞으로 추가 연구를 통해 뇌졸중 치료제로서의 일산화탄소의 기능을 연구한다면 다가오는 노령화 사회에서 뇌졸중으로 인한 위협에 대한 효과적인 대응책을 제공할 것으로 기대된다. 

인지·운동능력도 회복

최윤경 교수는 “낮은 농도의 일산화탄소가 뇌질환 모델에서 중요한 치료적 역할을 담당할 가능성이 있다”며 “농도 조절이 가능한 일산화탄소 분비물질을 뇌졸중을 비롯해 뇌질환 치료제로 활용할 수 있는 날이 다가올 것이다”고 말했다. 

이번 연구는 강원대 김영명 교수 연구팀과 공동연구를 통해 세계적인 국제 학술지인 <안티옥시던트&리독스 시그널링>(Anti oxidant&Redox Signaling) 최신호에 게재됐다.