인간의 뇌에도 임파관이 존재한다.

(Alzforum news, http://www.alzforum.org에서 발췌 함)

임파계(lymphatic system)는 노폐물과 백혈구를 몸에서 제거하는 역할을 한다고 알려져 있었지만 지난 수십 년간의 노력에도 북구하고 뇌에서 임파계가 존재한다는 것은 증명하지 못하였다. 2015년에 필란드와 미국에서 연구자들이 뇌를 덮고 있는 경막(dura mater)에 임파계가 존재한다는 것을 생쥐를 이용하여 증명하였다. 하지만 인간에서도 임파계가 존재하는 지는 그 동안 밝혀 지지 않다가 2017년 10월 eLife 논문에서 인간과 마모셋 원숭이의 뇌에서도 임파계가 있다는 것이 밝혀졌다. National Institute of Neurological Disorders and Stroke의 Daniel Reich가 이끄는 팀은 새로운 MRI 프로토콜을 이용하여 경막에 임파관이 존재함을 보여 주는데 성공하였다. 인간의 사후 뇌를 이용한 면역염색방법을 통하여 이번에 발견한 것이 혈관이 아니라 명백히 임파관이라는 것을 확인하였다. 이 임파계는 이전에는 알려지지 않았던 면역세포과 거대분자가 뇌에서 빠져 나가는 새로운 길을 제시하게 될 것으로 생각된다. 이번 연구가 사후 뇌를 이용하여 이루어 졌지만 향후 살아있는 뇌에서 영상을 얻을 수 있다면 현재까지 난치 병으로 알려진 다발성경화증, 알츠하이머병 치매 등의 병태생리학에 대한 우리의 지식을 크게 확장시켜 치료제를 개발하고 질병을 조절하는데 도움을 줄 것이다.

1996년에 Li 등이 인간의 뇌 경막에서 임파계를 발견하였다고 보고 하였지만 대부분 연구자들은 이것이 혈관이라고 주장하였다. 최근에야 임파관에 대한 특별한 생물학 표시자가 발견이 되었고 경막은 염색이 잘 되지 않았기 때문에 뇌에서 임파계의 발견이 힘들었다. 2015년에는 생쥐에서 임파계가 발견되어 뇌척수액, 거대분자, 면역세포 등이 뇌에서 제거되어 경부의 임파관으로 이동된다고 알려 졌다.

인간에서 MRI를 이용하여 임파관을 보기 위해서는 gadolinium을 기본으로 한 gadobutrol 염색제를 사용하였다. 인간의 경막에는 뇌혈관장벽이 없기 때문에 gadobutrol이 뇌에서 스며 나와 근처의 임파관에 들어간다. 하지만 gadobutrol 신호가 근처 혈관과 정맥동에도 존재를 하기 때문에 신호를 구분하기 힘들다. 두 신호를 구분하기 위하여 연구자들은 혈관에서 나오는 신호를 제거하는 방법을 고안하였다. 혈류는 임파액보다 더 빠르게 흐르고 임파관 gadobutrol의 자성이 다르게 나타나기 때문에 신호의 제거가 가능하였다. 하지만 이 신호를 구분하는 MRI 조건을 찾는 것은 쉽지 않다고 한다. MRI에서 보이는 임파관은 직경이 1mm였고 연구대상 5명의 뇌에서 다 존재 하였다. 임파관은 뇌에서 혈액을 심장으로 전송하는 경막의 정맥동(venous sinus)에 평행하게 존재 하였는데 생쥐에서 관찰되었던 임파계와 일치하는 모습을 보였다.

아직은 임파관이 어떻게 작동하는지 밝혀지지 않았고 이미 존재 한다고 알려진, astrocyte가 뇌조직에서 액체의 흐름을 일으킨다는 glympahtic 계와는 어떤 관계를 가지는 지는 아직 잘 모르지만 glympahtic계는 임파계와 연결이 되어있을 것이라고 생각된다. 만일 면역세포가 임파계를 통하여 뇌 밖으로 빠져 나간다면 뇌에서 항원에 노출되었던 면역세포는 임파조직에서 증식하여 다시 뇌로 들어가 면역반응을 일으킬 것이라는 것이 설명된다. 뇌수막의 임파계는 대사산물이나 독성 단백질을 제거 할 수 있는데 신경퇴행성 질환에서는 이 임파계의 기능저하가 발생하여 독성 단백질의 축적을 일으켜 질병을 유발 할 것으로 생각된다. 향후 이 연구에 사용된 MRI 방법이 임상에서 일상적으로 사용이 된다면 다양한 질병 연구에 사용될 수 있을 있을 것이다. 

논문 출처

Absinta M, Ha SK, Nair G, Sati P, Luciano NJ, Palisoc M, Louveau A, Zaghloul KA, Pittaluga S, Kipnis J, Reich DS. Human and nonhuman primate meninges harbor lymphatic vessels that can be visualized noninvasively by MRI. Elife. 2017 Oct 3;6 PubMed.

작성자 서울성모병원 양동원