메이요 클리닉 연구진, 호흡으로 뇌척수액 순유량 향상 관련 논문 네이처 커뮤니케이션즈 게재

깨어 있는 상태 호흡의 뇌척수액 역학 조절, 글림프 시스템 기능 연구의 생리학적 맥락 제공 시사

미국 메이요 클리닉(Mayo Clinic)의 연구진이 수행한 뇌과학 연구가 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다. 폴 민(Paul H. Min) 교수가 이끈 이번 연구는 깨어 있는 상태에서의 호흡이 인간의 뇌척수액(CSF) 순유량(net flow)을 실제로 증가시킬 수 있음을 사람 대상 실험을 통해 최초 정량적으로 제시했다.
 

[메이요 클리닉 곤다 빌딩 로비에서 연구진과 함께한 폴 민(Paul H. Min) 교수(가운데)]

뇌척수액은 오랫동안 뇌와 척수를 보호하는 완충액으로 이해돼 왔다. 이후 영양분 전달과 노폐물 제거 기능이 밝혀지며, 뇌 항상성을 유지하는 순환 매개체로 인식이 확장됐다. 뇌척수액의 움직임을 설명하는 주된 기존 패러다임은 심장 박동 중심이었다. 먼로–켈리 이론(Monro-Kellie Doctrine)에 기반해 심장 수축과 이완에 따른 혈류 변화가 뇌척수액의 맥동성(pulsatile)을 만든다는 설명이 지배적이었다.
 
2010년대 들어 글림프 시스템(Glymphatic System) 연구가 등장하면서 뇌척수액의 중요성은 더욱 부각됐다. 수면 중 뇌척수액 순환이 활성화되고, 이 과정에서 베타 아밀로이드(Beta-amyloid)와 같은 노폐물이 제거된다는 사실이 밝혀지면서 뇌척수액은 치매와 같은 퇴행성 뇌질환 연구의 핵심 요소로 자리 잡았다. 다만 이 단계에서도 중요한 전제는 유지됐다. 뇌척수액의 적극적인 순환은 수면 중에만 가능하며, 깨어 있는 상태에서는 이를 조절하기 어렵다는 인식이었다.
 
폴 민 교수팀의 이번 연구는 이러한 기존 인식을 넘어 확장된 결과를 도출했다. 연구진은 한국의 석문도문이 제공한 석문호흡(Seokmun Hoheup) 프로그램을 모델로 최소 1년 이상 장기간 체계적인 호흡 수련을 해온 참여자 20명과 일반인 25명을 대상으로 유체 흐름 측정 MRI 기법 (PC-MRI)을 활용해 뇌척수액 유동을 관측했다. 그 결과, 장기 호흡 수련 참가자들은 깨어 있는 상태에서도 깊은 호흡 시 뇌와 척수가 만나는 대후두공 부위에서 뇌척수액이 단순한 진동을 넘어 실제 이동하는 흐름, 즉 순유량(net flow)을 보이는 것으로 나타났다. 또한 이들은 일상적인 평소 호흡 상태에서도 이러한 현상이 뇌 심부 영역인 측뇌실에서 관찰됐다.
 
이를 통해 논문은 심장 박동 중심의 설명과 수면기 활성화라는 기존 전제를 넘어, 호흡이라는 비침습적(Non-invasive)이고 일상적인 행위가 깨어있는 상태에서도 뇌척수액 순환에 관여할 수 있음을 시사했다.
 

연구진은 해당 연구가 뇌척수액 연구에서 각성 상태라는 공백을 다룬 출발점으로 소개하며, 이번 실험을 토대로 치매나 알츠하이머 등 특정 질환의 예방이나 치료 효과에 대한 다양한 후속 임상 연구로의 확장 계획을 밝혔다.
  

정현식 기자