심한 흡연자는 알츠하이머병의 전형적인 뇌 위축을 보인다

MRI를 이용한 새로운 연구에 따르면, 흡연은 기억과 사고에 관여하는 뇌의 핵심 영역을 손상시키며, 과체중은 이러한 손상을 더욱 심화시킬 수 있어 치매 예방에 대한 새로운 의문이 제기되고 있습니다.

최근 NPJ Dementia 저널에 발표된 한 연구는 흡연과 뇌 위축의 연관성과 체질량지수(BMI)가 이러한 관계를 조절하는지 여부를 조사했습니다. 이 연구는 흡연자의 뇌 회백질과 백질 부피가 비흡연자보다 유의미하게 낮다는 것을 발견했습니다. 통계 모델에 BMI를 포함시켰을 때, 연간 흡연량과 뇌 부피 감소 사이의 연관성이 약화되어 직접적인 인과관계보다는 매개 효과의 가능성을 시사했습니다.

신경퇴행성 질환: 유병률 및 위험 요인

신경퇴행성 질환은 뇌와 신경계의 뉴런이 점차 기능을 잃어 신체적, 인지적 능력이 저하되는 질환입니다. 알츠하이머병(AD)은 가장 흔한 유형의 치매로, 기억력, 인지 기능, 행동에 영향을 미칩니다.

전 세계적으로 치매 유병률이 증가하고 있습니다. 최근 연구에 따르면 전 세계적으로 약 4,700만 명이 치매 진단을 받았으며, 매년 약 1,000만 명의 새로운 환자가 발생할 것으로 예상됩니다.

수많은 연구에서 초기, 중기, 노년기에 치매의 위험 요인이 확인되었습니다. 흡연은 전 세계 치매 사례의 최대 14%에 영향을 미치는 것으로 추정되는 요인 중 하나입니다. 담배 연기의 독소는 알츠하이머병과 밀접한 관련이 있는 신경 염증을 유발할 수 있습니다. 이전 연구들은 치매 외에도 흡연자가 뇌혈관 및 호흡기 질환 발병 위험이 더 높다는 것을 보여주었습니다.

이전 메타분석에서 흡연과 치매 위험 증가의 연관성이 밝혀졌지만, 흡연 이력과 흡연 강도가 신경 퇴행의 바이오마커인 MRI로 측정된 뇌 위축과 어떤 관련이 있는지를 조사한 대규모 연구는 거의 없습니다. 이를 평가하기 위해서는 흡연과 뇌 위축의 연관성을 규명해야 합니다. 뇌 위축은 신경 연결 수의 감소와 함께 뉴런의 위축 또는 사멸로 인해 뇌 조직이 소실되는 현상입니다.

연구자들은 일반적으로 알츠하이머병 및 기타 신경퇴행성 질환에서 뇌 위축을 추적하기 위해 신경 영상과 T1 강조 MRI를 이용한 체적 측정법을 사용합니다. 이는 자연 노화와는 다릅니다. MRI는 신경퇴행의 바이오마커인 뇌 용적 감소를 평가하는 데 사용됩니다.

흡연과 MRI로 측정한 뇌 위축 사이의 연관성을 조사한 대규모 연구는 소수에 불과하며, 이는 흡연이 인지 저하와 AD에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

연구에 관하여

이번 연구에서는 흡연력이 있는 사람들이 비흡연자에 비해 전체 뇌와 뇌엽 수준에서 더 큰 뇌 위축을 경험한다는 가설을 검증했습니다.

네 곳의 연구 기관에서 18세에서 97세 사이의 총 10,134명의 참가자가 모집되었습니다. 모든 참가자는 조영제 없이 전신 MRI 검사를 받았습니다. 검사 전에 인구 통계, 병력, 흡연 여부에 대한 정보를 수집하는 설문지를 작성했습니다. 각 참가자는 하루 흡연량과 흡연 기간을 보고했습니다.

이 설문지를 바탕으로 참가자들은 흡연자(0팩년 아님)와 비흡연자(0팩년)로 나뉘었습니다. 팩년은 흡연 기간과 흡연 강도를 고려하는 담배 노출 지표입니다. 흡연자 그룹은 3,292명, 비흡연자 그룹은 6,842명이었습니다.

이 연구에서는 검증된 딥러닝 파이프라인인 FastSurfer를 사용하여 3D T1 이미지로부터 뇌 용적을 정량화했습니다. 또한, 딥러닝 모델을 사용하여 두개내 용적(ICV)을 분할했습니다.

흡연자를 대상으로 회귀 모델을 시행하여 팩 연도와 뇌 부피 간의 관계를 분석했습니다.

• 모델 1: 연령, 성별 및 연구 센터에 맞게 조정됨
• 모델 2: BMI에 대한 추가 조정.

연구 결과

비흡연자에 비해 흡연자는 여성, 백인, 체질량지수(BMI)가 높고, 나이가 많으며, 제2형 당뇨병과 고혈압을 더 많이 앓고 있을 가능성이 더 높았습니다. 흡연자 집단의 평균 갑년(pack-year)은 11.93이었습니다.

부위별 비교 결과, 흡연군의 뇌 용적이 더 작았습니다. 피어슨 이변량 분석 결과, 높은 BMI와 높은 갑년(pack-year) 사이에 중간 정도의 양의 상관관계가 나타났습니다. 모델 1과 모델 2를 비교한 결과, BMI를 통제했을 때 11개 뇌 영역에서 통계적 유의성과 효과 크기가 감소했습니다. 이는 흡연과 뇌 위축의 연관성에서 BMI의 매개 역할을 할 가능성이 있지만, 아직 입증되지는 않았음을 시사합니다.

중요한 점은, BMI를 고려한 후에도 흡연자들은 해마, 후대상피질, 전두엽 등 알츠하이머병과 관련된 영역을 포함한 여러 부위에서 여전히 상당한 위축을 보였다는 것입니다.

결론

본 연구는 흡연 경력이 있고 갑년(pack-year)이 높은 사람들에게서 뇌 위축의 증거가 있음을 보여주었습니다. 예비 결과는 또한 체질량 지수(BMI)가 흡연과 뇌 용적 감소의 연관성을 매개하는 데 잠재적인 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 따라서 비만과 흡연은 향후 알츠하이머병을 포함한 치매 예방에 활용될 수 있는 두 가지 수정 가능한 위험 요인입니다.

앞으로는 흡연력에 따른 백질 고강도 신호 부피와 뇌 위축의 잠재적인 매개 효과를 조사하기 위한 추가 연구가 필요합니다.

이 연구의 핵심 강점은 흡연 병력이 있는 대규모 코호트 분석과 정량적 구조적 뇌 영상입니다. 또한, 해마, 후대상피질, 쐐기앞소엽 등 알츠하이머병 병리학적 영향을 받는 영역의 뇌 부피를 측정할 수 있었습니다.

이 연구의 강점에도 불구하고, 단면적 연구라는 특성상 인과관계를 도출하는 데 한계가 있습니다. 또한, 인지 기능 검사나 아밀로이드나 타우와 같은 알츠하이머병 바이오마커를 포함하지 않아 뇌 위축과 치매의 직접적인 연관성을 밝히는 데 한계가 있습니다. 따라서 이러한 연관성에서 체질량 지수(BMI)의 역할을 확인하기 위한 종단 연구가 필요합니다.