약용버섯 이야기(237): 진균이 알츠하이머 발병 원인?

베일러 의과대학(Baylor College of Medicine)의 연구원들은 전신성 감염을 일으키는 칸디다 알비칸스(Candida albicans)라는 진균과 알츠하이머병 사이의 연관성을 조사하였다. 이들은 칸디다 알비칸스 진균이 혈액-뇌 관문(關文 장벽)을 파괴하는 효소를 생성하여 뇌에 접근하고 일반적으로 알츠하이머병과 관련이 있는 독성 아밀로이드 베타 유사 펩타이드를 생성할 수 있음을 발견하였다. 이 펩타이드는 소교뇌세포(microglial brain cells)를 활성화하여 진균의 하중(荷重)을 낮게 유지해 주기는 하지만 감염을 제거하지는 않는다. 이 연구는 알츠하이머병의 아밀로이드 베타 응집체가 뇌와 칸디다 알비칸스 진균에 의해 생성될 수 있음을 시사해 준다.

캔디다 진균이란 점막 감염 전신성 감염(systemic infection)에 이르는 질병을 일으키는 사람에게 가장 흔한 병원성 진균(곰팡이)이다. 즉 칸디다 알비칸스가 칸디다증의 가장 흔한 원인 진균이다. 칸디다는 사람의 위장관, 질, 피부에 정상적으로 살고 있는 진균이고 면역기능이 정상인 사람은 칸디다증을 일으키지 않지만 면역기능이 떨어진 사람에게는 칸디다증을 일으킬 수 있다. (네이버 지식백과)
 

이전 연구에서는 진균이 알츠하이머병과 같은 만성 신경퇴행성 질환과 관련이 있다는 사실이 밝혀져 알고 있었지만, 이러한 일반적 진균이 신경퇴행성 질환 발병에 어떻게 관여하는지에 대한 이해가 부족하였다.

베일러 의과대학 연구원과 협력 기관은 동물 모델을 사용하여 칸디다 알비칸스(Candida albicans) 진균이 어떻게 뇌에 들어가 뇌세포에서 뇌세포의 제거를 촉진하는 두 가지 별도의 메커니즘을 활성화하고 또 알츠하이머병 발전을 이해하는 데 중요한 아밀로이드 베타(Ab)를 생성하는 지를 발견하였던 것이다. 유사 펩타이드는 알츠하이머병 발병의 한 원인이 되는 아밀로이드 전구체 단백질 가운데 독성 단백질 조각이다.

베일러(Baylor) 의과대학의 병리학 및 면역학 교수인 데이비드 코리(David Corry) 박사의 연구실은 여러 해 동안 진균을 연구한 경험이 있기 때문에 동물 모델에서 칸디다 알비칸스 진균과 알츠하이머병 사이의 연관성에 대한 연구에 착수하였다, 2019년 연구팀은 칸디다 알비칸스 진균이 뇌에 들어가 알츠하이머병에서 나타나는 것과 매우 유사한 변화를 일으킨다고 보고하였다. 그리고 현재 이들은 분자 메커니즘을 이해하기 위한 연구를 확장하고 있다. 이들의 첫째 질문은 칸디다 알비칸스 진균이 어떻게 뇌에 들어가는가에 대한 것이었다. 이들은 칸디다 알비칸스 진균이 혈액 뇌관문을 파괴하는 아스파르트산 프로테아제(Sap)라는 효소를 생성하여 뇌에 손상을 일으킨다는 것을 발견하였다.
 

다음으로 연구자들은 어떻게 뇌에서 칸디다 알비칸스 진균을 효과적으로 제거할 수 있는지를 물었다. 코리 박사와 그의 동료들은 이전에 칸디다 알비칸스 진균 뇌 감염이 건강한 쥐에서 10일 뒤에 완전히 해결된다는 것을 보여주었다. 이번 연구에서 이들은 소교세포(microglia)라고 일컫는 뇌세포 진균에 의하여 유발되는 두 가지 메커니즘 덕분에 이런 일이 발생했다고 보고하였다. 진균이 혈액뇌관문을 파괴하기 위해 사용하는 것과 동일한 수액이 아밀로이드 전구체 단백질을 AB 유사 펩타이드로 분해하기도 한다는 것이다. 이 펩타이드는 톨유사(Toll-like) 수용체 4라고 불리는 세포 표면 수용체를 통해 소교세포 뇌세포를 활성화한다고 한다. 이는 앞서 말한 대로 뇌의 진균 부하(fungi load)를 낮게 유지하지만, 감염을 제거하지는 않는다.

칸디다 알비칸스 진균은 또한 다른 수용체인 CD11b를 통해 소교세포에 결합하는 칸디달리신이라는 단백질을 생산한다. 칸디다신이 매개하는 미세 아교세포의 활성화는 뇌에서 칸디다균을 제거하는 데 필수적이라고 한다.

이 연구는 잠재적으로 알츠하이머병 발병에 관한 중요한 수수께끼를 풀어주는 새로운 퍼즐 조각에 기여할 것이다. 이 질환에 대한 현재 설명은 대부분 신경 퇴화를 초래하는 뇌의 독성 Ab 유사 펩타이드(toxic Ab-like peptides) 축적의 결과라는 것이다. 지배적인 생각은 이러한 펩타이드가 내부적 원인으로 생성되고, 우리 자신의 뇌 프로테아제가 독성 Ab 펩타이드를 생성하는 아밀로이드 전구체 단백질을 파손한다는 것이다.

여기서 연구자들은 Ab 유사 펩타이드가 칸디다 알비칸스라는 다른 원인에서도 생성될 수 있음을 보여준다. 알츠하이머병 및 기타 만성 신경퇴행성 질환을 앓고 있는 사람들의 뇌에서 발견된 이 흔한 진균은 뇌가 내생적으로 생성할 수 있는 것과 동일한 Ab 유사 펩타이드를 생성할 수 있는 자체 프로테아제 세트를 가지고 있다고 한다.

코리 박사는 알츠하이머병, 파킨슨병 등을 포함한 다양한 칸디다 관련 신경퇴행성 질환을 특징으로 하는 뇌 Ab-펩티드 응집체가 본질적으로 뇌와 칸디다 알비칸스 진균에 의해 생성될 수 있다는 것을 제안하였다.

이러한 동물 모델에서 발견한 사실들은 사람의 알츠하이머병 발병에서 칸디다 알비칸스 진균의 역할을 평가하기 위한 추가 연구 수행을 뒷받침해 줌으로써 앞으로 잠재적으로 혁신적인 치료 전략으로 이어질 수 있게 해준다는 데에 큰 뜻이 있다.