뇌연구원 "운동 없이 뇌 젊어지게 할 단백질 규명"

운동은 뇌세포를 활성화하고, 인지기능을 증진하는 가장 건강한 방법이다. 하지만 노화나 질환으로 신체 활동이 어려운 이들은 운동 효과를 기대하기 어렵다. 이를 대신해 운동 없이 뇌를 젊어지게 할 단백질이 규명됐다.

한국뇌연구원은 신경혈관단위체그룹 박형주 박사와 서울대 생명과학부 김종서 교수 공동연구팀이 운동할 때 근육에서 분비돼 뇌로 전달되는 핵심 단백질 'Serpina1e'를 발견, 이를 통해 인지기능을 높이는 메커니즘을 세계 최초로 규명했다고 27일 밝혔다.

한국뇌연구원

공동연구팀은 유전자 변형 생쥐 모델과 첨단 질량분석(Proteomics) 기술로 운동 시 근육에서 분비되는 마이오카인(Myokine)을 정밀 분석해 4주간 운동한 생쥐의 혈액에서 근육 유래 단백질인 'Serpina1e'가 유의미하게 증가한 것을 확인했다.

또 운동하지 않은 생쥐에게 'Serpina1e'를 주입하는 것만으로도 실제 운동을 한 생쥐처럼 해마 안에서 신경세포가 늘어나고, 인지기능이 향상되는 것을 확인했다.

반대로 이 단백질을 억제하면 운동을 해도 인지 개선 효과가 사라져 'Serpina1e'가 운동의 인지기능 향상 효과를 직접 매개하는 필수 물질임이 입증됐다.

외부 물질의 침입을 막는 뇌의 보호막(BBB)을 뚫고 해마까지 전달된 Serpina1e는 뇌에서 유래된 신경영양인자(BDNF) 발현을 높이고, 신경세포 재생을 촉진해 실질적인 인지능력 향상을 이끌어냈다.

이는 그간 베일에 싸였던 '근육과 뇌의 직접적인 소통'을 증명하는 결정적 단서로 별도의 전달체 없이 뇌에 작용할 수 있는 약물 전달이 가능하다는 점을 시사한다.

이번 연구의 가장 큰 성과는 Serpina1e가 뇌 질환 치료제 개발의 최대 난관인 '혈뇌장벽(BBB)'을 직접 통과한다는 사실을 입증했다는 점이다.

박 박사는 "이번 연구는 근육에서 유래한 특정 단백질이 혈액을 통해 뇌 장벽을 넘어 해마에 직접 작용하는 경로를 명확하게 제시했다는 점에서 의미를 갖는다"며 "현재 공동연구팀은 고령, 신경퇴행성 질환 모델에 적용해 치료 효과를 검증하는 중으로, 향후 인지저하를 극복할 수 있는 신약 개발이 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

김 교수는 "첨단 단백질 분석 기술로 운동 효과를 매개하는 핵심 인자를 특정할 수 있었다"며 "이번 연구가 '신체-뇌' 상호작용 관련 연구를 활성화하는 계기가 되길 바란다"고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 한국뇌연구원 및 기초과학연구원의 기관 고유사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr