신경퇴행성 질환(NDD)는 뇌 또는 척수 내 특정 취약 신경 세포 집단의 점진적 또는 지속적인 소실을 특징으로 합니다. NDD의 분류는 신경 퇴행의 해부학적 분포(예: 추체외로 질환, 전두측두엽 변성, 또는 척수소뇌성 실조증), 주요 분자 이상(예: 아밀로이드 베타, 프리온, 타우, 또는 α-시누클레인), 또는 주요 임상적 특징(예: 파킨슨병, 근위축성 측삭경화증, 치매) 등 다양한 기준에 따라 달라질 수 있습니다. 이러한 분류 및 증상 발현 방식의 차이에도 불구하고, 파킨슨병(PD), 근위축성 측삭경화증(ALS), 알츠하이머병(AD)과 같은 질환은 신경 기능 장애 및 궁극적인 세포 사멸로 이어지는 공통적인 기저 과정을 공유합니다.
전 세계 수백만 명이 NDD(신경퇴행성 질환)의 영향을 받고 있으며, 세계보건기구(WHO)는 2040년까지 이러한 질환이 선진국에서 두 번째로 큰 사망 원인이 될 것으로 추산합니다. 특정 질환과 관련된 증상을 완화하고 관리하는 데에는 다양한 치료법이 있지만, 이러한 질환의 진행을 늦추거나 치료하는 효과적인 방법은 아직 개발되지 않았습니다. 최근 연구에 따르면 치료 패러다임이 단순한 증상 관리에서 세포 보호 기전을 활용하여 더 이상의 악화를 막는 방향으로 전환되고 있습니다. 산화 스트레스와 염증이 신경 퇴행에 중추적인 역할을 한다는 광범위한 증거가 제시되고 있으며, 이러한 기전은 세포 보호의 중요한 표적으로 자리 잡고 있습니다. 최근 몇 년 동안 기초 및 임상 연구를 통해 신경 퇴행성 질환 치료에 있어 고압 산소 요법(HBOT)의 잠재력이 밝혀졌습니다.
고압산소치료(HBOT) 이해
HBOT는 일반적으로 90~120분 동안 1 절대 기압(ATA), 즉 해수면 기압 이상으로 압력을 높이는 시술이며, 치료 대상 질환에 따라 여러 차례 시술이 필요할 수 있습니다. 향상된 기압은 세포로의 산소 공급을 개선하여 줄기세포 증식을 촉진하고 특정 성장 인자에 의해 매개되는 치유 과정을 향상시킵니다.
원래 HBOT의 적용은 보일-매리엇 법칙에 기반을 두었는데, 이 법칙은 조직의 고산소 수치가 주는 이점과 더불어 압력에 따라 기포가 감소한다는 것을 전제로 합니다. HBOT에 의해 생성되는 고산소 상태는 괴사 조직, 방사선 손상, 외상, 화상, 구획 증후군, 가스 괴저 등 다양한 병리학적 증상에 도움을 주는 것으로 알려져 있으며, 해저 및 고압 의학 학회(Undersea and Hyperbaric Medical Society)에 등재된 질환들도 이에 포함됩니다. 특히 HBOT는 대장염이나 패혈증과 같은 다양한 염증성 또는 감염성 질환 모델에서 보조 요법으로서 효능을 보였습니다. 항염증 및 산화 기전을 고려할 때, HBOT는 신경퇴행성 질환의 치료적 접근법으로서 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.
신경퇴행성 질환에 대한 고압산소 요법의 전임상 연구: 3×Tg 마우스 모델을 통한 통찰력
주목할 만한 연구 중 하나알츠하이머병(AD) 3×Tg 마우스 모델에 초점을 맞춘 이 연구는 HBOT의 인지 기능 저하 개선에 대한 치료적 잠재력을 보여주었습니다. 이 연구는 17개월 된 수컷 3×Tg 마우스와 대조군으로 14개월 된 수컷 C57BL/6 마우스를 비교했습니다. 이 연구는 HBOT가 인지 기능을 개선할 뿐만 아니라 염증, 플라크 부하, 그리고 AD 병리와 관련된 중요한 과정인 타우 인산화를 유의미하게 감소시켰음을 보여주었습니다.
HBOT의 보호 효과는 신경 염증 감소에 기인하는 것으로 나타났습니다. 이는 미세아교세포 증식, 성상세포증, 그리고 염증 유발 사이토카인 분비 감소를 통해 입증되었습니다. 이러한 결과는 HBOT가 인지 기능을 향상시키는 동시에 알츠하이머병과 관련된 신경 염증 과정을 완화하는 이중 역할을 한다는 것을 보여줍니다.
또 다른 전임상 모델은 1-메틸-4-페닐-1,2,3,6-테트라하이드로피리딘(MPTP) 마우스를 이용하여 HBOT가 신경 기능 및 운동 능력에 미치는 보호 기전을 평가했습니다. 그 결과, HBOT가 이러한 마우스의 운동 활성 및 악력 향상에 기여했으며, 이는 특히 SIRT-1, PGC-1α, TFAM의 활성화를 통해 미토콘드리아 생합성 신호전달 증가와 관련이 있음을 보여주었습니다. 이는 HBOT의 신경 보호 효과에서 미토콘드리아 기능이 중요한 역할을 함을 보여줍니다.
신경퇴행성 질환에서 HBOT의 메커니즘
NDD에 HBOT를 활용하는 기본 원리는 산소 공급 감소와 신경퇴행성 변화에 대한 민감성 간의 관계에 있습니다. 저산소 유도 인자-1(HIF-1)은 저산소 환경에 대한 세포 적응을 가능하게 하는 전사인자로서 핵심적인 역할을 하며, 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병을 포함한 다양한 NDD에 관여하는 것으로 알려져 있어 중요한 약물 표적이 되고 있습니다.
연령은 다양한 신경퇴행성 질환의 주요 위험 요인이므로, HBOT가 노화 신경생물학에 미치는 영향을 조사하는 것이 중요합니다. 연구에 따르면 HBOT는 건강한 노인의 연령에 따른 인지적 결함을 개선하는 데 효과가 있는 것으로 나타났습니다.또한, 기억 장애가 심각한 노인 환자들은 HBOT에 노출된 후 인지 기능이 향상되고 뇌 혈류가 증가했습니다.
1. HBOT가 염증 및 산화 스트레스에 미치는 영향
HBOT는 중증 뇌 기능 장애 환자의 신경 염증을 완화하는 효과가 있는 것으로 나타났습니다. HBOT는 염증 유발 사이토카인(IL-1β, IL-12, TNFα, IFNγ 등)을 하향 조절하는 동시에 항염증 사이토카인(IL-10 등)을 상향 조절하는 능력을 가지고 있습니다. 일부 연구자들은 HBOT에 의해 생성되는 활성 산소종(ROS)이 이 치료의 여러 가지 유익한 효과를 매개한다고 주장합니다. 결과적으로, 압력 의존적인 기포 감소 작용과 높은 조직 산소 포화도 달성 외에도, HBOT와 관련된 긍정적인 결과는 생성된 ROS의 생리적 역할에 부분적으로 의존합니다.
2. HBOT의 세포사멸 및 신경보호 효과
연구에 따르면 HBOT는 해마에서 p38 미토겐 활성화 단백질 키나아제(MAPK)의 인산화를 감소시켜 인지 기능을 향상시키고 해마 손상을 완화할 수 있는 것으로 나타났습니다. HBOT 단독 투여와 은행잎 추출물과의 병용 투여 모두 Bax 발현과 카스파제-9/3 활성을 감소시켜 aβ25-35에 의해 유도된 설치류 모델에서 세포자멸사율을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 또한, 또 다른 연구에서는 HBOT 전처치가 뇌 허혈에 대한 내성을 유도하는 것으로 나타났는데, 이 기전에는 SIRT1 발현 증가, B세포 림프종 2(Bcl-2) 수치 증가, 활성 카스파제-3 감소가 관여합니다. 이는 HBOT의 신경 보호 및 항세포자멸사 특성을 뒷받침합니다.
3. HBOT가 순환에 미치는 영향신경발생
HBOT에 피험자를 노출시키는 것은 혈액-뇌 장벽 투과성 향상, 혈관신생 촉진, 부종 감소 등 두개혈관계에 여러 가지 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. HBOT는 조직에 산소 공급을 증가시키는 것 외에도혈관 형성을 촉진합니다혈관 내피 성장 인자와 같은 전사 인자를 활성화하고 신경줄기세포의 증식을 자극함으로써.
4. HBOT의 후성유전학적 효과
연구에 따르면 인간 미세혈관 내피세포(HMEC-1)를 고압 산소에 노출시키면 8,101개 유전자가 상당히 조절되는데, 여기에는 상향 조절된 유전자와 하향 조절된 유전자 발현이 모두 포함되며, 항산화 반응 경로와 관련된 유전자 발현이 증가한다는 점이 강조됩니다.
결론
HBOT의 사용은 시간이 지남에 따라 상당한 진전을 이루며 임상 현장에서의 가용성, 신뢰성, 그리고 안전성을 입증해 왔습니다. HBOT는 NDD에 대한 오프라벨 치료법으로 연구되어 왔고 일부 연구가 수행되었지만, 이러한 질환 치료에 있어 HBOT 시술을 표준화하기 위한 엄격한 연구가 여전히 절실히 필요합니다. 최적의 치료 빈도를 결정하고 환자에게 미치는 유익한 효과의 정도를 평가하기 위한 추가 연구가 필수적입니다.
요약하자면, 고압 산소 치료와 신경 퇴행성 질환의 만남은 치료 가능성에 있어서 유망한 최전선을 보여주며, 임상 환경에서 지속적인 탐구와 검증이 필요합니다.
게시 시간: 2025년 5월 16일