한국기초과학지원연구원 허송욱 박사 연구팀은 신체 염증이 뇌로 전이되어 우울증을 유발하는 과정을 실시간 생체영상기술을 통해 밝혀냈다.
 
그동안 임상 연구에서는 염증성 질환 환자들이 우울증에 걸릴 확률이 높다고 보고되어 왔지만, 신체 염증이 어떻게 우울증을 유발하는지는 정확히 알려진 바가 없었다.

이번 연구에서는 신체 염증이 우울증을 유발하는 과정을 생체영상을 통해 최초로 증명해, 코로나19와 같은 바이러스 감염으로 인한 우울증에 대해서도 새롭게 접근할 수 있게 됐다.
 
염증은 신체를 보호하기 위한 필수적인 반응으로, 외부 자극으로 인한 손상을 억제하는 중요한 역할을 한다.

바이러스나 세균 등으로 신체 감염이 발생했을 때, NFκB*라는 단백질은 염증반응을 촉진시켜 생명체를 보호한다.

이 염증반응을 통해 외부 물질이 제거되면 GR 단백질이 불필요한 염증반응을 억제하는 작용을 한다. GR 단백질이 염증반응을 제대로 억제하지 못할 때 다양한 염증성 질환이 유발된다.
 
연구팀은 NFκB와 GR 단백질의 활성 변화를 실시간으로 측정하고 관찰하기 위해, 이 두 가지 단백질을 각각 표적하여 발광하는 고감도 측정 센서를 개발했다.

이 NFκB 센서와 GR 센서를 살아있는 동물모델의 신체와 뇌에 주입하고, 세균독소(LPS)를 신체에 투여하여 염증을 유도한 후 NFκB와 GR 활성을 측정했다.
 
투여 후 초반부(1~6시간), 동물모델의 신체에서 염증반응이 촉진됨을 NFκB 센서를 통해 확인했고, 신체에 통증이 발생했음을 동물 행동실험으로 알 수 있었다.

이 때, 뇌에서는 염증반응이나 우울증 증상은 관찰되지 않았다. 중반부(6~10시간)에서는 신체의 염증반응이 억제됨을 GR 센서로 알 수 있었으며 뇌 염증반응이나 우울증 증상은 관찰되지 않았다.
 
후반부(10~12시간), 뇌의 전두엽 부분에서 NFκB가 활성화되어 신체의 염증이 뇌로 전이됐음을 알 수 있었다.

염증을 억제하는 GR 단백질도 뇌에서 활성화되었지만 제 기능을 하지 못해 뇌 속의 염증반응은 중단되지 않았다.

또한, 동물모델의 우울증 증상을 행동실험을 통해 확인할 수 있었다. 이 결과는 GR 단백질이 염증 억제 기능을 상실하여 우울증이 유발되었음을 보여준다.
 

연구팀은 한국기초과학지원연구원 서울센터의 ‘발광형광 실험동물 이미징 시스템’을 활용하여 실시간으로 동물모델의 염증현상을 정량적으로 측정하고 영상화했다.

이 이미징 시스템은 비침습적으로 동물의 생명현상과 질병 발생 과정을 분석하는 장비로, 살아있는 동물모델을 마취시킨 상태에서 실험 경과를 관찰할 수 있다.
 
연구논문의 공저자인 전남의대 정신과 김재민 교수는 “이번 연구결과는 신체염증과 우울증의 생물학적 관계를 새롭게 이해하고, 코로나19로 인한 염증성 우울증에 대한 진단과 치료에 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
 
KBSI 허송욱 책임연구원은 “KBSI 서울센터에 구축된 생체영상 플랫폼을 활용하여 우울증 및 염증연구 뿐만 아니라, 암, 면역학, 약물 연구 등 다양한 질환에 관한 공동연구를 추진해나갈 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 정신의학 저명 학술지 Molecular Psychiatry誌(논문명: Decoding the temporal nature of brain GR activity in the NFκB signal transition leading to depressive-like behavior, IF: 12.384, JCR: 3.68%, KBSI 허송욱(교신저자), 한영민(제1저자))’ 온라인 판에 최근 게재되었다.