Underlying histopathology features of white matter hyperintensities in vascular and neurodegenerative disorders: a systematic review
45개의 사후 연구를 대상으로 한 이 체계적 문헌고찰은 백질 고신호강도(WMHs)가 수초 소실, 축삭 희소화 및 혈관 변화를 특징으로 하는 조직병리학적으로 이질적인 병변임을 밝히며, 그 구체적인 기저 병리는 해부학적 위치와 특정 신경퇴행성 또는 혈관 질환의 존재 여부에 따라 크게 달라진다.
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뇌 내부에서 백질(white matter)로 이루어진 거대한 네트워크는 필수적인 배선 역할을 하며, 서로 다른 영역들을 연결하여 생각, 기억, 움직임이 원활하게 전달되도록 합니다. 의사들이 노인들의 뇌 스캔을 볼 때, 이 배선에서 밝고 구름 같은 반점들을 자주 발견하곤 합니다. 백질 고신호강도(white matter hyperintensities)라고 알려진 이 반점들은 노화의 흔한 징후이며, 치매나 뇌졸중 환자들에게서 자주 발견됩니다. 수십 년 동안, 이 스캔상의 밝은 점들은 뇌의 내부 케이블이 해지고 있다는 것을 나타내는 단일한 경고 신호로 취급되어 왔습니다. 하지만 화면상의 밝은 점 하나만으로는 실제 조직 내부에서 어떤 일이 일어나고 있는지 밝혀낼 수 없습니다. 이는 마치 옷에 묻은 검은 얼룩을 보고 그것이 와인 때문인지, 진흙 때문인지, 아니면 잉크 때문인지 알지 못하는 것과 같습니다. 이러한 병변이 개인의 건강에 진정으로 무엇을 의미하는지 이해하기 위해서, 과학자들은 사망 후 뇌 조직 자체를 살펴보고, 살아있는 동안의 MRI 스캔에서 보였던 밝은 점들을 그 아래에 있는 세포와 섬유의 미세한 현실과 일치시켜 보아야 합니다.
맥길 대학교의 연구팀은 기존의 과학적 연구들을 대규모로 검토함으로써 이 수수께끼를 풀기 위해 나섰습니다. 그들은 생전에 MRI 스캔을 받았고 사후에 뇌를 기증한 사람들의 뇌 조직을 조사한 45개의 서로 다른 연구 논문들을 수집하고 분석했습니다. 연구진은 정상적인 노화, 알츠하이머병, 혈관성 치매 및 기타 질환을 앓았던 사람들의 조직을 살펴보았습니다. 그들의 목표는 스캔에 보이는 밝은 점들이 항상 동일한 유형의 손상과 일치하는지, 아니면 점이 위치한 곳과 그 사람이 가진 질병에 따라 이야기가 달라지는지를 확인하는 것이었습니다. 이러한 미세한 스냅샷들을 하나씩 맞춰가며, 그들은 이 백질 병변이 실제로 무엇인지에 대한 훨씬 더 명확한 그림을 그려냈습니다.
연구진은 이 밝은 점들이 단일한 유형의 손상이 아니라, 동시에 발생하는 다양한 문제들의 집합체라는 것을 발견했습니다. 거의 모든 경우에서, 이 점 내부의 조직은 신경 섬유 주위의 보호막이 소실되는 과정인 탈수초화(demyelination)를 보여주었습니다. 전기선의 절연체가 벗겨지는 모습을 상상해 보십시오. 절연체가 없으면 신호가 효율적으로 전달될 수 없습니다. 이 벗겨진 절연체와 함께, 연구진은 신경 섬유 자체가 가늘어지거나 사라지는 것도 목격했습니다. 또한 조직의 부종, 액체의 축적, 그리고 손상된 영역을 둘러싸고 활성화된 뇌 내 면역 세포의 상당한 증가에 대한 증거도 발견되었습니다. 더욱이, 이 점들을 통과하는 아주 작은 혈관들은 종종 두꺼워지거나, 흉터가 생기거나, 막혀 있었는데, 이는 혈류 저하가 이러한 병변을 만드는 데 주요한 역할을 한다는 것을 시사합니다.
결정적으로, 이 연구는 특정 손상의 조합이 병변의 위치에 크게 의존한다는 사실을 밝혔습니다. 뇌 중심부의 액체로 채워진 공간 옆에 위치한 병변, 즉 뇌실 주변 병변(periventricular lesions)에서 발견된 밝은 점들은 뇌의 더 깊은 조직에서 발견된 점들과는 매우 다른 패턴을 보였습니다. 중심부에 가까운 점들은 신경 섬유 코팅의 심각한 손실과 더 많은 수의 활성화된 면역 세포를 보이는 경향이 있었습니다. 반면, 더 깊은 곳의 점들은 혈관 벽의 변화 및 혈관 주변의 미세한 공간이 넓어지는 현상과 더 밀접하게 연관되어 있었습니다. 이러한 구분은 매우 중요한데, 이는 뇌 중심부 근처의 밝은 점이 외곽 층의 밝은 점과 비록 스캔상으로는 동일하게 보일지라도, 한 사람의 건강에 대해 서로 다른 이야기를 하고 있을 수 있음을 의미하기 때문입니다.
또한 이 검토 연구는 영향을 미치는 질병에 따라 이러한 병변의 근본 원인이 달라진다는 점을 강조했습니다. 알츠하이머병 환자의 경우, 이 백질 점에서의 손상은 아밀로이드와 타우의 축적과 같이 질병을 정의하는 특정 단백질들과 자주 결합되어 나타났습니다. 이러한 경우, 염증과 손상은 일반적인 노화나 혈관 문제보다는 질병 과정 자체에 의해 유발되는 것처럼 보였습니다. 그러나 혈관성 치매나 고혈압이 있는 사람들의 경우, 손상은 혈관의 건강과 훨씬 더 밀접하게 연관되어 있었으며, 두꺼워진 혈관 벽과 막힌 혈류가 주요 동력이었습니다. 이는 밝은 점들이 스캔상으로는 똑같아 보일지라도, 그들을 움직이는 생물학적 엔진은 완전히 다를 수 있음을 시사합니다.
가장 중요한 발견 중 하나는 손상이 밝은 점의 가장자리에서 멈추지 않는다는 것이었습니다. 연구진은 표준 MRI 스캔에서는 정상으로 보이는 병변 바로 주변의 조직이 실제로는 결코 정상적이지 않다는 것을 발견했습니다. 이 주변 영역은 병변 내부에서 발견된 것과 동일한 문제들의 경미한 버전을 보여주었는데, 예를 들어 신경 섬유의 약간의 가늘어짐이나 초기 염증 징후 등이 있었습니다. 이는 눈에 보이는 밝은 점이 훨씬 더 크고 확산된 뇌 배선 과정의 가장 심각한 부분일 뿐임을 암시합니다. 손상은 아마도 병변의 중심에서 바깥쪽으로 점진적으로 퍼져나갈 것이며, 이는 스캔에서 보이는 "건강한" 뇌 조직이 이미 스트레스를 받고 있을 수 있음을 의미합니다.
이 연구는 또한 우리가 현재 알고 있는 지식의 공백을 지적했습니다. 연구진은 신경 섬유의 소실과 혈관의 두꺼워짐은 명확히 볼 수 있었지만, 현대적 영상 기술이 이제 막 탐지하기 시작한 요소인 이러한 점들 내의 철분 침착물의 역할에 대해서는 정보가 매우 부족하다는 것을 발견했습니다. 또한, 대부분의 연구가 남녀 간의 차이나 뇌의 앞부분과 뒷부분 같은 부위 간의 차이를 충분히 세밀하게 살펴보지 않았다고 언급했습니다. 연구진은 이러한 병변을 진정으로 이해하기 위해서는 미래의 연구들이 더 정밀하게 뇌를 살펴보고, 손상의 구체적인 위치와 존재하는 정확한 질병 유형을 조사해야 한다고 결론지었습니다.
궁극적으로, 이 작업은 우리가 뇌 스캔에서 보이는 밝은 점들을 어떻게 생각해야 하는지에 대한 관점을 변화시킵니다. 그것들은 단순히 노화의 일반적인 징후나 단일한 종류의 부상이 아닙니다. 대신, 그것들은 위치와 개인이 가진 특정 질병에 따라 달라지는, 뇌의 배선과 혈액 공급의 다양한 실패들이 모인 복잡한 모자이크입니다. 이러한 복잡성을 인식하는 것은 왜 이러한 병변이 어떤 사람들에게는 더 큰 영향을 미치는지, 그리고 그것들이 어떻게 기억 상실이나 운동 문제에 기여하는지를 이해하기 위한 필수적인 단계입니다. 화면상의 단순한 이미지를 넘어 그 아래에 있는 다양한 생물학적 실체를 이해함으로써, 과학자들은 이 현상들을 일으키는 질환들을 진단하고 치료하는 더 나은 방법을 개발하기 시작할 수 있습니다.
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