美 캘리포니아대 연구팀, 20~100세 성인 40명 분석

50세 이후 뇌 면역세포가 염증 유발 세포로 점차 변화

뇌 세포 감소와 DNA 구조 붕괴가 기억력 저하 일으켜

나이가 들수록 기억력과 집중력에도 변화가 나타날 수 있다｜출처: 클립아트코리아

50대를 기점으로 뇌 속 면역세포가 전면적으로 교체되면서 뇌 노화와 염증을 유발한다는 연구 결과가 나왔다. 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스(UCSD)와 어바인캠퍼스(UCI) 등 공동 연구팀은 20세에서 100세 사이의 성인 40명을 대상으로 뇌 해마 조직을 분석해 이 같은 사실을 밝혀냈다. 이 발견은 나이가 들면서 왜 기억력이 떨어지고 치매 같은 뇌 질환에 쉽게 걸리는지 그 근본적인 원인을 쉽게 이해할 수 있는 단서를 제공한다는 점에서 의미가 있다.

연구팀은 기억과 학습을 담당하는 핵심 뇌 부위인 해마의 단일 세포들을 연령대별로 추적 관찰했다. 단순히 겉모습만 보는 것이 아니라, 유전자가 어떻게 발현되고 세포 내부의 3차원 DNA 구조가 어떻게 변하는지 종합적으로 살피는 최신 분석 기법을 사용했다. 이 연구는 20대부터 100세에 이르는 다양한 연령대의 사망자 40명에게서 기증받은 건강한 뇌 조직을 바탕으로 진행됐다.

분석 결과, 나이가 들면서 뇌 세포의 구성에 극적인 변화가 일어나는 것으로 나타났다. 가장 눈에 띄는 현상은 50~75세 사이에 태아 시절부터 뇌를 지켜오던 뇌 본연의 면역세포(미세아교세포)가 크게 줄어든다는 점이다. 그 빈자리는 혈액을 타고 뇌로 들어온 새로운 형태의 면역세포가 차지했는데, 80세 이상 노년층에서는 뇌 면역세포의 대부분이 이 새로운 세포로 교체된 것으로 확인됐다. 또한, 뇌 신경세포의 든든한 지원군 역할을 하는 ‘별아교세포’의 비율도 20세 때 18.4%에서 매년 꾸준히 감소하는 것으로 드러났다.

이러한 변화는 뇌가 정상적인 기능을 유지하는 데 큰 타격을 준다. 새롭게 뇌로 진입한 혈액 유래 면역세포는 만성 염증을 쉽게 유발하는 공격적인 성질을 띤다. 아울러 별아교세포가 줄어들면서 뇌 세포의 에너지(ATP) 생산 능력이 떨어지고, 세포 내 3차원 유전체 구조 까지 무너지면서 정상적인 유전자 조절 시스템이 마비되어 전반적인 뇌 노화를 가속한다.

세포 내부의 3차원 유전체 구조가 무너지는 현상도 주요 원인으로 밝혀졌다. 평소 잘 정리되어 있던 유전자들이 노화와 함께 제자리를 이탈해 뒤엉키면서 정상적인 스위치 조절 시스템이 망가지는 것이다. 이렇게 구조가 무너지면 뇌 세포가 필요한 기능을 제때 수행하지 못해 전반적인 뇌 노화를 가속하는 핵심 원인이 된다.

이번 연구의 교신저자인 빙 렌(Bing Ren) 교수는 “이번 연구는 노화가 인간 해마의 세포 구성과 유전자 조절 구조를 어떻게 재프로그래밍하는지 명확히 보여준다”며, “원래 있던 뇌 면역세포가 염증성 세포로 교체되고 3D 게놈 구조가 붕괴되는 현상은 뇌 노화의 핵심 특징이며, 이는 향후 노화에 따른 기억력 감퇴와 신경퇴행성 질환의 취약성을 이해하는 중요한 기틀이 될 것”이라고 강조했다.

이번 연구 결과(Epigenetic and 3D genome reprogramming during the aging of human hippocampus, 인간 해마 노화 과정에서의 후성유전학 및 3D 게놈 재프로그래밍)는 2026년 7월 국제 학술지 ‘사이언스(Science)’에 게재됐다.

출처: 건강이 궁금할 땐, 하이닥 (www.hidoc.co.kr)