눈의 망막에서 나타나는 변화를 통해 파킨슨병을 조기에 발견할 수 있는 단서가 밝혀졌다.
연세대학교 용인세브란스병원(병원장 박진오) 안과 지용우 교수‧문채은 박사후연구원‧이승재 전임의 연구팀은 동물 모델을 이용한 연구에서 망막의 기능적‧구조적 변화가 파킨슨병의 뇌신경 퇴행 이전 단계부터 나타날 수 있음을 확인했다고 5일 밝혔다.
파킨슨병은 뇌에서 알파-시누클레인 단백질이 비정상적으로 쌓이면서 신경세포 기능이 점차 저하되는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 건강보험심사평가원 자료에 따르면 국내 파킨슨병 환자 수는 2024년 기준 약 14만 3,441명으로, 2020년(12만 5,927명) 대비 약 14% 증가했다.
눈의 망막은 발생학적으로 뇌와 같은 중추신경계의 일부분이다. 또한 비교적 간단한 비침습적 검사로 구조와 기능을 반복적으로 관찰할 수 있어, 파킨슨병으로 인한 변화를 탐지하기에 적합한 장기다. 기존 연구에서 파킨슨병 환자의 망막에서 기능적인 저하와 구조적인 변화가 보고된 바 있으나, 이러한 변화가 질병의 어느 시점부터, 어떤 기전으로 시작되는지는 명확히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 파킨슨병 관련 단백질인 알파-시누클레인이 과도하게 축적되도록 만든 A53T 변이 마우스 모델을 활용했다. 생후 6개월, 16개월 개체를 비교해 질병의 초기 및 진행 단계에서 나타나는 변화를 분석했다.
그 결과, 망막전위도(ERG) 검사에서는 내망막의 기능을 반영하는 진동소파전위(Oscillatory Potentials‧OP)가 초기 단계부터 감소하는 것을 확인했다. 또한 면역형광 분석에서 알파-시누클레인의 축적과 함께 아교세포(신경세포를 보호‧조절하는 세포)의 염증반응, 광수용체 시냅스 단백의 감소가 관찰돼, 질병 초기부터 시냅스 수준의 손상이 발생한다는 점을 뒷받침했다.
빛간섭단층촬영(OCT) 분석 결과, 신경섬유층/신경절세포층과 광수용체층은 질병 진행에 따라 점진적으로 얇아졌고, 시냅스가 밀집된 내망상층(IPL)은 두꺼워지며 망막 여러 층에서 구조적 변화가 동반됨을 확인했다.
또한 단백질체 분석에서는 질병 단계에 따라 산화스트레스, 염증 반응, 에너지 대사, 세포 골격 등과 관련된 단백질들이 단계적으로 변화하는 양상을 확인했다. 이를 통해 파킨슨병과 관련된 망막 변화에서 구조적 변화뿐 아니라 다양한 생물학적 과정의 변화가 함께 작용했음을 시사한다.
▲ 면역형광 분석을 이용해 망막을 관찰한 결과, 알파-시누클레인 과발현 마우스모델(PD)은 대조군(WT)과 비교해 질병 초기 단계(6개월)부터 알파-시누클레인(pS129-α-syn) 및 아교세포 염증반응(GFAP)이 유의하게 증가했고, 광수용체 시냅스 단백(CtBP2)이 유의하게 감소했다.
지용우 교수는 “이번 연구는 망막의 변화가 단순히 파킨슨병 말기에 나타나는 부수적인 현상이 아닌 뇌신경 퇴행 이전에 시작되는 조기 병리 현상임을 확인했다는 점에서 의미가 크다”며 “향후 임상 연구를 통해 망막 변화가 파킨슨병의 핵심 바이오마커로서 유용하다는 것이 검증되면, 안과 검사를 활용한 조기 선별이나 질환 진행 모니터링, 치료 반응 평가 등에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘npj 파킨슨병(npj Parkinson’s Disease)’에 최근 게재됐다.
한편, 본 연구는 과학기술정보통신부‧한국연구재단의 나노소재기술개발사업과 국가마우스표현형분석사업의 지원으로 수행됐으며, 용인세브란스병원 안과와 세브란스병원 안과병원 및 재활병원 등 국내 연구 기관이 협력했다. <끝>
