신경퇴행성 질환신경퇴행성 질환(NDD)은 뇌 또는 척수 내 특정 취약 신경 세포 집단의 점진적 또는 지속적인 소실을 특징으로 합니다. NDD의 분류는 신경퇴행의 해부학적 분포(예: 추체외로 장애, 전두측두엽 퇴행, 소뇌 운동실조증), 주요 분자 이상(예: 아밀로이드-β, 프리온, 타우, α-시누클레인), 주요 임상 특징(예: 파킨슨병, 근위축성 측삭 경화증, 치매) 등 다양한 기준에 기반할 수 있습니다. 이러한 분류 및 증상 발현의 차이에도 불구하고, 파킨슨병(PD), 근위축성 측삭 경화증(ALS), 알츠하이머병(AD)과 같은 질환들은 신경 기능 장애와 궁극적인 세포 사멸로 이어지는 공통적인 기저 과정을 공유합니다.
전 세계 수백만 명이 신경퇴행성 질환(NDD)으로 고통받고 있으며, 세계보건기구(WHO)는 2040년까지 이러한 질환이 선진국에서 두 번째 주요 사망 원인이 될 것으로 예측합니다. 특정 질환과 관련된 증상을 완화하고 관리하는 다양한 치료법이 있지만, 질환의 진행을 늦추거나 완치하는 효과적인 방법은 아직 밝혀지지 않았습니다. 최근 연구들은 치료 패러다임이 단순히 증상 관리에서 세포 보호 메커니즘을 활용하여 질병의 추가 악화를 예방하는 방향으로 전환되고 있음을 보여줍니다. 광범위한 연구 결과는 산화 스트레스와 염증이 신경퇴행에 중요한 역할을 한다는 것을 시사하며, 이러한 메커니즘을 세포 보호를 위한 중요한 표적으로 제시합니다. 최근 기초 및 임상 연구를 통해 고압산소치료(HBOT)가 신경퇴행성 질환 치료에 잠재력이 있음을 밝혀냈습니다.
고압산소치료(HBOT) 이해하기
고압산소치료(HBOT)는 일반적으로 해수면 기압인 1 절대기압(ATA) 이상으로 압력을 높여 90~120분 동안 진행하며, 치료 대상 질환에 따라 여러 차례 시술이 필요할 수 있습니다. 높아진 공기압은 세포에 산소 공급을 개선하여 줄기세포 증식을 촉진하고 특정 성장 인자에 의해 매개되는 치유 과정을 강화합니다.
고압산소치료(HBOT)는 원래 보일-매리오트 법칙에 근거하여 적용되었는데, 이 법칙은 압력에 따라 기포가 감소하고 조직 내 산소 농도가 높아지는 효과를 설명합니다. HBOT로 생성되는 고산소 상태는 괴사 조직, 방사선 손상, 외상, 화상, 구획 증후군, 가스 괴저 등 다양한 질환에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 해저고압의학회(Undersea and Hyperbaric Medical Society)에서도 이를 열거하고 있습니다. 특히, HBOT는 대장염, 패혈증과 같은 다양한 염증성 또는 감염성 질환 모델에서 보조 치료법으로서 효과를 입증했습니다. 항염증 및 산화 방지 기전을 고려할 때, HBOT는 신경퇴행성 질환 치료에 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.
신경퇴행성 질환에 대한 고압산소치료의 전임상 연구: 3×Tg 마우스 모델을 통한 통찰
주목할 만한 연구 중 하나본 연구는 알츠하이머병(AD)의 3×Tg 마우스 모델에 초점을 맞춰 고압산소치료(HBOT)가 인지 기능 저하를 개선하는 데 잠재적인 효과가 있음을 보여주었습니다. 연구에는 17개월령 수컷 3×Tg 마우스와 14개월령 수컷 C57BL/6 마우스(대조군)가 사용되었습니다. 연구 결과, HBOT는 인지 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 염증, 플라크 축적, 그리고 AD 병리와 관련된 중요한 과정인 타우 인산화를 유의미하게 감소시키는 것으로 나타났습니다.
고압산소치료(HBOT)의 보호 효과는 신경 염증 감소에 기인하는 것으로 나타났습니다. 이는 미세아교세포 증식, 성상세포증식증, 그리고 염증성 사이토카인 분비 감소를 통해 입증되었습니다. 이러한 결과는 HBOT가 인지 기능을 향상시키는 동시에 알츠하이머병과 관련된 신경 염증 과정을 완화하는 이중적인 역할을 한다는 것을 강조합니다.
또 다른 전임상 모델에서는 1-메틸-4-페닐-1,2,3,6-테트라하이드로피리딘(MPTP) 마우스를 이용하여 고압산소치료(HBOT)가 신경 기능 및 운동 능력에 미치는 보호 기전을 평가했습니다. 연구 결과, HBOT는 이러한 마우스에서 운동 활동 및 악력 향상에 기여했으며, 이는 특히 SIRT-1, PGC-1α 및 TFAM 활성화를 통해 미토콘드리아 생합성 신호 전달이 증가하는 것과 관련이 있었습니다. 이는 HBOT의 신경 보호 효과에 있어 미토콘드리아 기능의 중요한 역할을 강조합니다.
신경퇴행성 질환에서 고압산소치료의 작용 기전
신경퇴행성 질환에 고압산소치료(HBOT)를 적용하는 기본 원리는 산소 공급 감소와 신경퇴행성 변화에 대한 민감성 사이의 관계에 있습니다. 저산소 유도 인자-1(HIF-1)은 세포가 저산소 환경에 적응하도록 하는 전사 인자로서 핵심적인 역할을 하며, 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병 등 다양한 신경퇴행성 질환과 관련되어 있어 중요한 약물 표적으로 주목받고 있습니다.
노화는 여러 신경퇴행성 질환의 주요 위험 요인이므로, 고압산소치료(HBOT)가 노화 신경생물학에 미치는 영향을 연구하는 것은 매우 중요합니다. 연구에 따르면 고압산소치료(HBOT)는 건강한 노인들의 노화 관련 인지 기능 저하를 개선할 수 있는 것으로 나타났습니다.또한, 심각한 기억력 장애를 가진 노인 환자들은 고압산소치료(HBOT)를 받은 후 인지 기능이 향상되고 뇌 혈류량이 증가하는 양상을 보였습니다.
1. 고압산소치료가 염증 및 산화 스트레스에 미치는 영향
고압산소치료(HBOT)는 중증 뇌 기능 장애 환자의 신경 염증을 완화하는 효과가 입증되었습니다. HBOT는 염증 유발성 사이토카인(IL-1β, IL-12, TNFα, IFNγ 등)의 발현을 억제하는 동시에 항염증성 사이토카인(IL-10 등)의 발현을 촉진하는 특성을 가지고 있습니다. 일부 연구자들은 HBOT에 의해 생성되는 활성산소종(ROS)이 이러한 치료 효과에 기여한다고 주장합니다. 따라서 HBOT의 긍정적인 결과는 압력에 따른 기포 감소 작용과 높은 조직 산소 포화도 달성 외에도, 생성된 ROS의 생리적 역할에 부분적으로 기인한다고 볼 수 있습니다.
2. 고압산소치료가 세포사멸 및 신경보호에 미치는 영향
연구 결과에 따르면 고압산소치료(HBOT)는 해마에서 p38 미토겐 활성화 단백질 키나아제(MAPK)의 인산화를 감소시켜 인지 기능을 개선하고 해마 손상을 완화할 수 있습니다. HBOT 단독 치료와 은행잎 추출물과의 병용 치료 모두 Bax 발현과 caspase-9/3 활성을 감소시켜 aβ25-35로 유도된 설치류 모델에서 세포 사멸률을 낮추는 것으로 나타났습니다. 또한, 다른 연구에서는 HBOT 전처치가 뇌 허혈에 대한 내성을 유도하며, 그 기전에는 SIRT1 발현 증가, Bcl-2(B-cell lymphoma 2) 수준 증가, 활성 caspase-3 감소 등이 관여하는 것으로 밝혀져 HBOT의 신경 보호 및 항세포 사멸 효과가 입증되었습니다.
3. 고압산소치료가 혈액순환에 미치는 영향신경생성
고압산소치료(HBOT)는 혈뇌장벽 투과성 향상, 신생혈관 생성 촉진, 부종 감소 등 두개 혈관계에 다양한 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 또한, HBOT는 조직에 산소 공급을 증가시키는 효과도 있습니다.혈관 형성을 촉진합니다혈관 내피 성장 인자와 같은 전사 인자를 활성화하고 신경 줄기 세포의 증식을 자극함으로써 이러한 효과를 나타냅니다.
4. 고압산소치료의 후성유전학적 효과
연구 결과에 따르면 인간 미세혈관 내피세포(HMEC-1)를 고압산소에 노출시키면 상향 조절 및 하향 조절된 발현을 포함하여 8,101개의 유전자가 유의미하게 조절되며, 특히 항산화 반응 경로와 관련된 유전자 발현이 증가하는 것으로 나타났습니다.
결론
고압산소치료(HBOT)는 시간이 지남에 따라 임상 현장에서의 활용도, 신뢰성 및 안전성이 입증되면서 상당한 발전을 이루었습니다. HBOT는 신경퇴행성 질환(NDD)에 대한 비공식적 치료법으로 연구되어 왔지만, 이러한 질환 치료에 HBOT를 표준화하여 적용하기 위한 엄격한 연구가 절실히 필요합니다. 최적의 치료 빈도를 결정하고 환자에게 미치는 유익한 효과의 정도를 평가하기 위해서는 추가적인 연구가 필수적입니다.
요약하자면, 고압산소치료와 신경퇴행성 질환의 접점은 치료 가능성 측면에서 유망한 분야를 보여주며, 임상 환경에서의 지속적인 연구 및 검증이 필요하다.
게시 시간: 2025년 5월 16일