1. 정의
신경퇴행(neuro degeneration)이란 만성, 진행성 질환이나 장애를 포괄하는 용어로 운동, 감각, 인지 시스템에서 신경세포의 선택적 혹은 종종 대칭적인 소실 또는 죽음을 특징으로 합니다. 신경계를 훼손하는 이러한 질환이 약 600여 개가 존재합니다. 신경세포가 영향을 받은 뇌 부위에 따리 신경 퇴행성 질환의 유형이 결정됩니다. 대뇌 피질에 이상이 생기면 알츠하이며(Alzheimer's disease), 픽 병(Pick's disease), 루이소체 치매(dementia with Lewy body)와 같은 질병이 나타납니다. 파킨슨 병(Parkinson's disease)나 헌팅턴 병(Huntington's disease)에서는 기저행(basal ganglia)의 세포 파괴나 변형이 나타납니다. 뇌 줄기(brain stem)와 소뇌(cerebellum)의 퇴행은 프리드리히 운동실조(Freidreich's ataxia), 다계통위축증(multiple sustematrophy), 척수소뇌실조증(spinocerebellar ataxia)에서 특징적으로 나타납니다. 운동 영역의 퇴행은 ALS(루게릭병으로도 알려짐)와 척수근육위축증(spinal muscular atrophy)과 같은 질병으로 나타납니다.
많은 신경 퇴행성 질환들의 원인이 밝혀지지 않았지만 연구자들은 본래 기능과는 무관한 위치의 유전자 돌연변이로 인해 이러한 질병들이 나타난다는 것을 밝혀냈습니다. 다른 많은 질병에서 돌연변이 유전자는 하나의 공통된 기원을 가지고 있습니다. 즉 사이토신-아데노신-구아노신(cytosine-adenosine-guanosine, CAG) 삼 염기서열(nucleotide triplet)의 반복입니다. CAG 반복은 폴리 글루타민(poly glutamine) 말단에 하나의 글루타민 잔기를 추가하도록 암호화하는데, 이러한 반복이 과도할 경우, 말단이 지나치게 길어지면서 단백질 분자와 인체 전반에 문제를 일으키게 됩니다. 이러한 패턴이 반복되면 폴리 글루타민 통로가 형성됩니다. 필요 이상의 글루타민 잔기들은 단백질을 불규칙적으로 접히게 만들고, 신경전달 경로에 혼란을 주며, 세포 내의 구획화에 변형을 주고, 마지막으로 다른 세포 내의 단백질과 비정상 적으로 상호작용을 일으킬 수 있습니다. 이러한 CAG 삼 염기 서열의 반복에 의해 발생한다고 보고된 9가지 신경 퇴행성 질환 중 두 가지 예로 헌팅턴 병과 척수-소뇌실조증이 있습니다.
알파-시누클레인(a-synuclein)은 시냅스에 풍부하게 존재하는 단백질로, 이 단백질의 네 가지 유전변이가 보통 염색체 우성 파킨슨병(autosomal parkinson's disease)을 일으키는 것으로 알려져 있습니다. 또한 루이소체(Lewy body)라고 불리는 신경세포 내 단백질 집합체의 주요 구성요소는 파킨슨병의 두드러진 병리적 특징입니다.
루이소체 형성과 파킨슨병 발병에 알파-시누클레인이 어떻게 영향을 미치는지는 아직 알려져 있지 않지만, 세포 내에서의 알파-시누클레인의 응집으로 루이소체가 형성되고 이 루이소체가 파킨슨병, 루이소체 치매, 다 계통 위축증과 같은 질환에서 불용성 미소섬유(fibrils)를 형성하는 것으로 추정되고 있습니다. 알파-시누클레인 파편 중에서 non-ab component(NAC)는 알츠하이머병에서 볼 수 있는 아밀로이드판(amyloid plaques)에서도 나타납니다. 이러한 질환들의 치료는 진행을 늦추거나 일부 증상들을 완화할 수 있지만, 아직 완치법은 없습니다. 앞으로 현존하는 수많은 신경 퇴행성 질환들을 모두 다룰 수는 없으니 세 가지 대표적인 질환(파킨슨병, 알츠하이머병, ALS)의 진행을 늦추고 증상을 완화하기 위해 흔히 사용되는 약물들에 초점을 맞춰 다루어보겠습니다. 그 이외의 질환들은 증상 완화를 목적으로 사용되는 다양한 약물들과 관련하여 언급하도록 하겠습니다.
2. 파킨슨 병(Parkinson's disease)
파킨슨병(Parkinson's disease)은 근육 운동에 관계하는 뇌 부위(줄무늬체 : corpus striatum)의 신경세포가 손상되는 질환입니다. 이 질환은 만성적이고 진행성으로 한 번 발병하면 사라지지 않고 시간이 지남에 따라 증상이 악화됩니다. 파킨슨병에서, 손상된 신경 세포 내 알파시누클레인 응집체가 우비퀴틴(ubiquitin)과 결합하면 뇌 세포가 소실됩니다. 이 단백질들이 결합할 때 형성된 복합체는 프로테오솜(proteosome)으로 이동할 수 없습니다. 단백질 축적은 루이소체라 불리는 세포 내 봉입체(inclusion body)를 형성하게 되고, 파킨슨 병에서는 dopamine으로 불리는 신경 전달 물질을 생산하는 신경세포가 사멸되거나 손상됩니다.
Dopamine은 뇌에 신호를 보내고 정상적으로 acetylcholine에 대한 대응 신호를 보냄으로써 운동을 조절합니다. 이후 두 물질 모두 GABA에 작용하며 운동을 조절하는 것입니다. 파킨슨병의 특징적인 증상은 얼굴, 턱, 손, 팔, 다리의 진전이며, 팔다리와 몸통의 강직, 느린 움직임, 조정 능력의 변화 등이 있을 수 있습니다. 질병이 진행됨에 따라 증상이 악화되면서, 환자는 결국 겅기와 말하기 능력을 잃을 수 있습니다. 씹기와 삼키기가 어려워지고, 우울증이 나타날 수 있으며, 간단한 일조차 수행할 수 없게 됩니다. 수면장애는 파킨슨병의 조기 신호일 수 있는데, 운동증상이 나타나기 전에 발생할 수 있습니다. 수면장애는 불면, 과도한 주간 졸림, 하지불안 증후군, 수면 무호흡, 야간뇨 등이 포함됩니다.
파킨슨병은 대개 60세 전후에 시작되나, 더 일찍 나타날 수 있습니다. 여성보다 남성에게 더 높은 빈도로 발병합니다. 파킨슨병의 완치법은 없으나 증상을 조절하기 위해 다양한 약물들이 사용되고 있습니다. 파킨슨 병의 치료에 있어 흔히 사용되는 약물들은 크게 두 가지로 (1) 신경에서 dopamine을 증가시키거나, (2) 신경에서 acetylcholine을 감소시킵니다.
파킨슨병 치료의 일차 약물이며 가장 효과적인 약물은 Carbidopa-levodopa입니다. Levodopa는 혈액-뇌장벽을 통과하여 dopamine으로 전환되어 대체요법을 제공하기 때문입니다. 파킨슨병에 처방되는 다른 도파민 작용제로는 pramipexole(Mirapex)과 ropinirol(Requip)이 있습니다. 그 외에 levodopa의 작용을 증강시키는 monoamine oxidase B(MAO-B) 억제제 인 selegiline(Elidepryl)과 catechole-o-methyl transferase(COMT) 억제제인 Entacapone(Comtan)이 있습니다. Acetylcholine을 감소시키거나 차단하는 항콜린제인 benztropine(cogentin)과 amantadine이 있습니다.