알츠하이머병과 관련된 유전 변이가 뇌와 척수가 없는 실험 환경에서도 운동신경과 근육 사이의 연결 기능을 떨어뜨릴 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 보행·균형 장애가 중추신경계 손상의 결과로만 나타나는 것이 아니라 말초신경계에서 독립적으로 발생할 가능성을 제시한 것이다.
미국 센트럴플로리다대(UCF) 연구진은 휴먼온어칩 기술을 이용해 운동신경세포와 근육세포가 만나는 신경근접합부를 구현하고, 알츠하이머 관련 변이가 이 연결에 미치는 영향을 살폈다. 인간 세포의 상호작용을 실험실에서 재현하는 이 시스템에는 뇌와 척수를 포함하지 않아 중추신경계의 개입 없이 말초 부위의 변화를 관찰할 수 있었다.
실험에는 건강한 근육세포와 유전성 알츠하이머 돌연변이를 지닌 줄기세포 유래 운동신경세포가 사용됐다. 두 세포를 연결한 결과 돌연변이가 있는 운동신경세포에서는 신경근접합부 기능 장애가 뚜렷했다. 신경에서 근육으로 신호가 전달되는 정확도가 낮아지고 근육 피로도가 높아졌으며, 시스템의 안정성도 떨어졌다.
신경근접합부는 운동신경세포의 신호를 근육에 전달해 수축을 일으키는 부위다. 이 연결에 문제가 생기면 근육이 신경의 명령을 제대로 받지 못할 수 있다. 이번 실험은 알츠하이머 관련 변이가 해당 부위에 직접 영향을 미쳐 운동 기능 저하에 관여할 가능성을 보여준다. 연구 결과는 국제학술지 ‘Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association’에 게재됐으며 미국 국립노화연구소(NIA)가 연구를 지원했다.
연구를 이끈 UCF 나노과학기술센터의 제임스 한 교수는 해당 돌연변이로부터 말초신경계 결함이 직접 발생할 수 있음을 보인 첫 사례라고 밝혔다. 지금까지 알츠하이머 연구와 치료법 개발은 주로 뇌 변화에 초점을 맞춰왔지만, 연구진은 말초신경계도 운동 장애를 이해하고 관련 연구를 진행할 때 살펴볼 필요가 있다고 설명했다. 운동 기능과 신체 활동은 인지 건강과도 연관돼 있다는 점에서 이 문제의 중요성을 제기했다.
다만 이번 결과는 세포 기반 실험에서 확인된 것으로, 모든 알츠하이머 환자에게 같은 변화가 나타난다는 뜻은 아니다. 실험은 유전성 알츠하이머 관련 돌연변이를 대상으로 했으며, 이 형태는 전체 알츠하이머 중 드물고 통상 40~65세 사이에 발병하는 것으로 알려져 있다. 더 흔한 산발성 알츠하이머에서도 신경근접합부 손상이 나타나는지는 추가 연구가 필요하다.
