뇌졸중에 의한 운동장해로부터의 회복 메커니즘 해명

일본 이화학연구소(RIKEN)는 뇌졸중 발증 후의 운동장해에서 뇌신경회로의 회복 메커니즘을 해명하였다. 뇌졸중은 급성 뇌경색이나 뇌내출혈 등과 같은 뇌혈관장해를 가진 환자를 가리키며, 언어장해, 운동장해, 감각마비와 같은 다양한 신경증상이 따른다. 그 중에서도 운동장해는 재활치료로 어느 정도 회복 가능하다고 알려져 있으나, 상세한 회복 메커니즘은 밝혀지지 않았다.

공동연구그룹은 뇌졸중 환자가 발증 후 3개월간의 재생치료를 하는 과정에서 운동기능과 뇌 내의 `신경섬유 연결성`의 관련성을 시간을 따라 관찰하였다. 그 결과 운동기능은 3개월간에 걸쳐 회복되는 과정에서, 장해가 있는 측의 대뇌피질에서 척수로 연결되는 신경섬유연락로(추체로)에서 신경섬유의 변경이 조금씩 진행되고, 이것을 보충하기 위해 뇌 중심부근 심부에 있는 적핵에서 신경섬유의 재구축이 일어난다는 것을 밝혔다. 이것은 적핵에 의한 신경섬유의 재구축이 운동기능의 회복과 관계있다는 것을 시사한다. 향후, 신경섬유의 재구축을 촉진하기 위한 새로운 치료법을 개발하여 재활치료법에 최적화로 연결될 것으로 기대된다.

뇌혈관장해의 일본 국내 환자수는 120만 명을 넘으며(2011년 후생노동성 조사) 그 장해로 인한 사망자수는 연간 13만명 이상으로, 사망원인 3위를 차지하고 있다. (2012년 후생노동성 조사). 뇌졸중은 급성 뇌혈관장해에 의한 환자를 가리키며, 언어장해, 운동장해, 감각마비와 같은 신경증상을 가리키는 특징이 있다. 발증 후의 일상생활의 자립도가 크게 좌우되는 운동장해는 재활훈련에 의해 어느 정도 회복 가능하며 그 상세한 메커니즘은 알려지지 않았다.

운동기능의 회복기능은 발증 후 3개월간이고, 그 과정에서 뇌졸중 발증 후의 살아남은 신경세포에 의해 뇌신경회로의 재구축이 일어난다고 생각된다. 지금까지 기능적 MRI(핵자기공명화상장치)를 이용하여 화상진료에 의해 존재하는 운동 관련 대뇌피질의 신경세포의 활동이 발중후 초기부터 변화하는 것이 알려져 있지만, 그 이후의 운동기능의 회복과의 관련성은 명확하지 않았다. 여기에서 공동연구그룹은 운동기능의 상세한 회복 메커니즘을 해명하고자 하였다.

이번 연구는 뇌졸중 발증 후의 MRI진단의 결과에서 운동장해의 주요 원인인 대뇌피질에서의 척수로 연결되는 신경섬유연결로(추체로)의 장해로 한정된 환자 10명을 대상으로 연구를 실시하였다. 3개월간의 재활치료의 과정에서 운동기능과 뇌내의 `신경섬유연결성`에 대해 시간에 따른 관찰을 실시하였다. 더욱이 첨단적 화상장치인 확산 텐서 MRI법을 이용하여 신경섬유연결성을 평가하였다. 그 결과 운동기능은 3개월에 걸쳐 조금씩 회복되는 것을 알게 되었다. (그림 A) 또한 확산 텐서 화상에서 장해가 있는 환자의 추체로에서 신경섬유의 변성을 가르키는 `이방성 확산의 저하`가 조금씩 진전된다는 것을 관찰하였다. 이것은 추체로의 도중에서 신경섬유가 뇌혈관장해에 의해 분석되어, 신경섬유의 변성이 진행된다고 생각된다. 한편 뇌의 중심부근의 심부에 있는 적핵이나 뇌량 중심부에서 신경섬유의 재구축을 가리키는 `이방성 확산의 상승`이 관찰되었다. (그림 B) 적핵이나 뇌량 중심부는 운동 관련 부위와 연결하는 부위로 알려져있어, 특히 적핵은 척수로의 연결로를 가지고 있다고 알려져 있다. 여기에서 적핵에서 확산이방성의 상승도와 운동기능의 회복의 정도의 관련을 조사하여 정의 상관관계를 보인다는 것을 알았다. (그림 C) 이것은 적핵에서의 신경섬유의 재구축이 운동기능의 회복과 관계가 있다는 것을 시사한다

적핵은 양서류, 파충류, 조류와 같은 동물의 사지의 운동제어를 한다고 알려져 있다. 과거의 동물실험에서도 추체로가 장해 이후의 운동기능 회복에 적핵에서 척수로의 연결로와 관계되어 있다고 알려져 있었다. 하지만 계통적으로 진화된 동물에서는 적핵은 퇴화되고 있다고 생각되며, 인간 뇌에서 적핵의 기능적 의의도 충분히 알려져 있지 않았다. 이번의 연구결과는 이러한 진화적으로 오래된 뇌부위가 뇌손상 후의 재활치료에 의해 활성화되어 운동장해의 회복에 기여할 가능성을 시사하여, 지금까지 의견을 수정하는 것이다. 이후 뇌졸중의 운동장해에서 회복될 때, 적핵에서 척수계를 포함한 신경경로의 재구축, 강화에 대한 새로운 치료법이 개발되어 재활치료법과 그 최적화의 가능성이 있다.

또한 이후 발견될 가능성이 있는 확산텐서 MRI 화상법은 운동장해의 회복에 관한 뇌싱경회로의 가시화에 매우 유용하다는 것을 실증하였다. 이후 기술개발에 의해 일반병원의 MRI장치에서도 이 방법이 가능하다면, 뇌졸중 환자의 예후를 정확하게 진단하는 기술이 임상응용될 것으로 기대된다.

그림. 뇌졸중 발증 후의 운동기능회복과 뇌 내의 신경섬유 축조의 변화
A. 운동기능의 회복의 시간 경과: 뇌졸중의 발증 후, 3개월간에 걸친 재활치료 중 운동기능을 3회 측정하였다. 3개월간 조금씩 회복을 나타내었다.
B. 확산 텐서 화상에서 보이는 이방성 확산의 변화: 뇌병변의 부위에서의 이방성 확산의 저하 (청색 ~ 적색)가 보이는 신경변성을 전개하고 있는 것을 가리킨다. 한편 적핵에서는 이방성 확상의 상승 (황색 ~ 적색)이 보인다.
C. 적핵에서 확산이방성의 상승과 운동기능회복의 관계: 양자는 양의 상관관계를 가진다.

출처: http://www.riken.jp/pr/press/2014/20140109_1/

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