알츠하이머의 주요 원인: 아밀로이드베타와 타우단백질 축적 아밀로이드플라크 신경섬유 엉킴

알츠하이머는 전 세계적으로 가장 흔한 신경 퇴행성 질환 중 하나로, 주로 아밀로이드 베타(Amyloid-beta)와 타우 단백질(Tau protein)의 비정상적인 축적에 의해 발생합니다. 이 두 단백질은 뇌의 신경 세포에서 비정상적으로 축적되어 뇌세포의 손상을 유발하고, 그 결과로 기억력 저하와 인지 기능 손상이 발생합니다. 이러한 단백질 축적의 원인과 메커니즘은 여전히 연구가 진행 중이지만, 여러 가지 유전적, 환경적 요인들이 복합적으로 작용하는 것으로 알려져 있습니다. 이번 포스팅에서는 알츠하이머병의 핵심 병리 기전인 아밀로이드 베타와 타우 단백질의 비정상적 축적이 발생하는 이유에 대해 깊이 있게 설명하겠습니다.

 

1. 아밀로이드 베타의 축적 원인

아밀로이드 베타는 정상적인 뇌에서도 생성되지만, 알츠하이머 환자에서는 이 단백질이 비정상적으로 축적되어 아밀로이드 플라크를 형성합니다. 아밀로이드 베타는 "아밀로이드 전구체 단백질(APP)"이라는 단백질에서 분해되어 만들어지며, 이 과정에서 효소에 의해 잘못 처리되면 아밀로이드 베타가 신경 세포 외부에 쌓이게 됩니다.

이 축적 현상은 뇌세포 간 신경 전달을 방해하고, 염증 반응을 일으켜 신경 세포의 손상을 유발합니다. 아밀로이드 베타 플라크는 신경 세포 사이의 신호 전달을 방해하고, 결국 뇌 세포의 사멸을 촉진합니다. 이 과정에서 미세아교세포(microglia)와 같은 면역 세포들이 염증 반응을 일으키고, 뇌세포를 더 많이 손상시키는 악순환이 발생합니다.

아밀로이드 베타 축적의 중요한 원인 중 하나는 유전적 요인입니다. APOE-ε4 유전자는 아밀로이드 베타를 제거하는 기능을 저하시켜 축적을 촉진하는 역할을 합니다. 이 유전자를 보유한 사람들은 알츠하이머병에 걸릴 확률이 더 높습니다. 또한, APP 유전자나 PSEN1/PSEN2 유전자의 돌연변이도 조기 발병형 알츠하이머병을 유발할 수 있습니다.

 

2. 타우 단백질의 비정상적인 축적

타우 단백질은 신경 세포 내에서 미세소관을 안정화시키는 중요한 역할을 합니다. 미세소관은 신경 세포 내 물질을 이동시키는 통로로, 타우 단백질이 정상적으로 기능할 때 이 구조가 유지됩니다. 하지만 알츠하이머병에서는 타우 단백질이 과인산화되면서 변형되고, 결국 신경섬유 엉킴(neurofibrillary tangles)을 형성하게 됩니다. 이러한 엉킴은 미세소관을 파괴하고, 신경 세포 내 물질 운반이 중단되며 신경 세포가 손상됩니다 .

타우 단백질 축적의 원인으로는 여러 가지 대사 이상이 꼽힙니다. 특히, 미토콘드리아 기능 저하나 세포 내 대사 이상이 타우 단백질을 변형시켜 축적을 유도할 수 있습니다. 또한, 타우 단백질의 변형은 신경세포가 스트레스를 받을 때 더욱 가속화됩니다. 타우 단백질이 뭉치면서 신경 세포 내부의 전반적인 기능이 저하되고, 궁극적으로 신경 세포가 죽음에 이르게 됩니다.

 

3. 아밀로이드 베타와 타우 단백질의 상호작용

아밀로이드 베타와 타우 단백질은 알츠하이머의 병리학적 특징 중 핵심적인 요소로, 이 두 단백질의 축적은 서로 밀접하게 연관되어 있습니다. 일부 연구에서는 아밀로이드 베타 축적이 타우 단백질의 과인산화를 촉진하여 신경섬유 엉킴을 유발할 수 있다는 결과를 보여줍니다. 즉, 아밀로이드 베타가 먼저 신경 세포 외부에 축적되고, 이후 타우 단백질이 신경 세포 내부에서 엉킴을 형성하며 신경 세포의 기능을 더욱 심각하게 저하시킨다는 것입니다.

아밀로이드 베타가 초기 알츠하이머에서 더 두드러지게 나타난다면, 타우 단백질의 축적은 질병의 후반부에서 뇌세포 손상의 직접적인 원인으로 작용하는 경향이 있습니다. 이 두 단백질의 상호작용이 알츠하이머의 진행을 가속화시키는 주요 기전으로 연구되고 있으며, 이를 억제하는 치료제가 개발 중입니다.

 

4. 왜 이런 비정상적인 축적이 발생하는가?

아밀로이드 베타와 타우 단백질의 축적은 유전적, 환경적, 대사적 요인이 복합적으로 작용한 결과입니다.

• 유전적 요인: APOE-ε4 유전자와 APP 및 PSEN1/PSEN2 유전자의 돌연변이는 아밀로이드 베타와 타우 단백질의 축적을 촉진합니다. 이러한 유전적 요인은 알츠하이머병 발병 가능성을 크게 높입니다​.
• 노화: 나이가 들수록 뇌세포의 대사 과정이 저하되고, 손상된 단백질을 제거하는 시스템이 약해집니다. 이는 단백질이 제대로 분해되지 않고 축적되기 쉬운 환경을 만듭니다. 노화 자체가 알츠하이머병 발병의 가장 큰 위험 요소 중 하나로 꼽힙니다.
• 환경적 요인: 고혈압, 당뇨병, 심혈관 질환, 스트레스, 식습관, 운동 부족, 흡연 등은 아밀로이드 베타와 타우 단백질의 축적을 악화시키는 요인들로 작용합니다. 특히 심혈관 질환이 있으면 뇌로 가는 혈류가 감소해 뇌세포의 손상을 촉진합니다.

 

결론

아밀로이드 베타와 타우 단백질의 비정상적인 축적은 알츠하이머병의 주요 병리 기전으로, 이 축적의 원인은 복합적입니다. 유전적 요인, 노화, 그리고 환경적 요인이 함께 작용해 아밀로이드 베타 플라크와 타우 단백질 엉킴이 형성되며, 이는 신경 세포의 손상을 유발해 알츠하이머병을 진행시킵니다. 이 두 단백질의 축적을 억제하거나 제거하는 치료제 개발이 현재 연구의 주요 목표이며, 알츠하이머의 근본적인 치료 방법으로 기대를 모으고 있습니다.