저산소증 치료법: 저산소 수치가 파킨슨병 환자의 운동 능력을 회복시켜줍니다.

브로드 연구소와 매사추세츠 종합병원 브리검(Mass General Brigham)의 과학자들은 에베레스트 베이스캠프의 대기와 유사한 만성 저산소 상태(~15% O₂)가 파킨슨병 실험 모델을 가진 생쥐의 운동 장애 진행을 멈추고 심지어 부분적으로 회복시킬 수 있음을 입증했습니다. 이 연구는 네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience) 저널에 게재되었습니다.

연구자들은 무엇을 했나요?

• 파킨슨병 모델: PD의 특징인 도파민성 신경퇴행성 변화가 MPTP 독소를 사용하여 생쥐에서 유도되었습니다.
• 중재: MPTP 투여 전후 몇 주 동안 동물들을 산소 농도가 낮은 저산소 환경(저산소 환경)에 두었다. 대조군 마우스는 정상 환경에서 생활했다.
• 효과 평가: 회전 실린더와 협응 검사를 통해 운동 활동을 테스트했으며, 흑질의 도파민 세포를 면역 염색하여 신경 세포 생존을 평가했습니다.

주요 결과

1. 운동 기능 회복:

   • 저산소증에 걸린 쥐는 건강한 동물의 약 90% 수준으로 회전 실린더에 머무를 수 있는 능력을 유지했지만, 대조군 동물은 지표의 최대 60%를 잃었습니다.

2. 도파민 뉴런 보호:

   • 저산소 환경은 과산화수소와 산화 스트레스 지표의 과도한 축적을 억제하여 흑질의 도파민 뉴런을 보존하는 데 도움이 되었습니다.

3. 개입을 위한 창구:

   • 가장 두드러진 신경 보호 효과는 독성 공격이 일어나기 최소 일주일 전에 저산소 상태를 시작했을 때 관찰되었지만, 그 이후에도 "산악 기후"로 인해 부분적인 회복이 촉진되었습니다.

제안된 메커니즘

• 산화 스트레스 감소: PO₂가 감소하면 PD 발병 기전에서 핵심적인 역할을 하는 활성 산소종의 형성이 감소합니다.
• 적응 경로의 활성화: 저산소증은 신경 세포의 대사 및 독성 스트레스에 대한 저항력을 증가시키는 HIF-1α 의존 유전자를 자극합니다.
• 대사 경제성: 산소 소비를 줄이면 세포가 "경제 모드"로 전환되어 퇴행 과정이 느려집니다.

"운동 기능 회복을 관찰함으로써 많은 뉴런이 죽은 것이 아니라 단순히 억제되었을 뿐이라는 사실을 알게 되었습니다. 저산소증은 뉴런을 '깨워' 보호합니다."라고 공동 선임 저자인 밤시 무타는 말합니다.

기회와 도전

• 치료적 저산소증: 산소가 감소된 챔버에서 짧은 시간 동안 치료를 실시하는 것은 고전적 방법(L-도파와 신경 자극)을 보완할 수 있습니다.
• 안전성 및 복용량: 부작용(저산소증, 폐 위험)을 피하기 위해 저산소증의 최적 수준과 기간을 결정하는 것이 필요합니다.
• 임상 시험: 미래 - 파킨슨병 환자를 대상으로 '저산소 치료'의 내약성과 삶의 질에 미치는 영향을 테스트하기 위한 초기 시범 연구.

저자는 다음과 같은 핵심 사항을 강조합니다.

1. 대사 '저장'을 통한 신경 보호
   Vamsi Mootha 교수는 "저산소증은 도파민 뉴런을 대사 수요를 낮추는 상태로 만들어 활성 산소종 형성을 줄이고 세포를 MPTP 독성으로부터 보호합니다."라고 설명합니다.

2. 치료 시기가 중요합니다.
   "신경독소를 투여하기 7일 전에 저산소 상태를 시작했을 때 가장 큰 효과를 보았지만, 뇌졸중 후 저산소 상태도 기능을 부분적으로 회복시켜 임상적 개입의 가능성을 열어주었습니다."라고 공동 저자인 제프리 밀러 박사는 말했습니다.

3. '저산소 치료'의 관점
   "약리학에서 뇌 환경의 치료적 조절로 전환하는 것은 근본적으로 새로운 접근법입니다. 이제 우리의 과제는 파킨슨병 환자를 위한 최적의 산소 수치를 결정하고 안전한 프로토콜을 만드는 것입니다."라고 린다 주 박사는 요약합니다.

이 연구는 약물을 사용하는 것이 아니라 뇌 내부의 주변 공기를 제어하여 도파민 뉴런이 생존하는 것과 유사한 환경을 조성함으로써 파킨슨병의 신경 퇴화를 늦추는 새로운 패러다임의 접근 방식을 제시합니다.