韓·美 연구진, 마약 재발 위험 큰 이유 밝혀냈다

한 번 마약에 중독되면 끊기가 쉽지 않고, 재발 위험이 크다. 백세범 카이스트 뇌인지과학과 석좌교수와 임병국 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 교수 공동 연구팀은 전전두엽 내 특정 억제성 신경세포가 코카인 중독 행동을 조절하는 핵심 원리를 규명했다고 9일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’에 실렸다.

마약 중독을 끊기 어려운 이유에 대해 지금까지는 뇌의 전전두엽 피질 기능 저하 때문으로 여겨져 왔다. 그러나 연구팀은 뇌에서 다른 신경세포 활동을 억제해 신경 신호 균형을 조절하는 ‘파발부민 양성’(PV) 억제성 신경세포에 주목했다. 이 세포는 뇌의 흥분 신호를 조절하는 일종의 브레이크 역할을 한다. 뇌의 전전두엽 피질은 흥분 신호와 억제 신호가 균형을 이뤄야 충동을 억제하는 브레이크 기능이 정상 작동한다.

연구팀은 만성 약물 사용이 이런 균형을 어떻게 무너뜨리는지 확인하기 위해 생쥐를 대상으로 코카인 투여 실험을 했다. 이를 통해 전전두엽 내 억제성 신경세포들이 언제 활성화되고 하위 뇌 영역으로 어떻게 신호를 보내는지 추적했다.

그 결과, 생쥐가 코카인을 찾으려 할 때 전전두엽 피질 내 억제성 신경세포의 60~70%를 차지하는 PV 세포가 활발히 작동했다. 그러나, 더 이상 약물을 찾지 않도록 훈련하는 소거 훈련을 진행하면 이 세포의 활동은 눈에 띄게 줄었다. PV 세포의 활동 양상이 중독에 의해 고정되는 것이 아니라 소거 과정을 통해 다시 조절될 수 있다는 것을 의미한다.

연구팀은 신경 활동을 인위적으로 조절해 PV 세포 활동을 억제하자 쥐의 코카인 탐색 행동이 크게 줄어드는 것을 확인했다. 반대로 이 세포를 활성화하면 소거 과정을 거친 뒤에도 약물을 다시 찾는 행동이 지속됐다. 이런 효과는 설탕물 같은 일반적 보상에서는 나타나지 않았고, 마약 중독 행동에서만 특이하게 관찰됐다. 결국, PV 세포가 마약 중독 행동을 선택적으로 조절한다는 점을 보여주는 것이다.



연구팀에 따르면 전전두엽에서 시작된 신호는 보상과 관련된 핵심 뇌 영역인 ‘복측피개 영역’(VTA) 보상회로로 전달되며, 이 경로가 마약을 다시 찾을지 말지를 결정하는 중독 행동 조절의 핵심 통로다.

백세범 카이스트 석좌교수는 “이번 연구는 약물 중독이 특정 신경세포와 하위 신경 회로의 조절 균형이 붕괴하면서 나타나는 회로 수준의 문제라는 점을 보여준다”며 “중독 재발이 전전두엽 전체의 기능 저하 때문이 아니라 특정 신경세포인 PV 신경세포 때문이라는 점을 확인한 만큼 정밀 표적 치료 전략 개발에 중요한 단서가 될 것으로 기대된다”고 말했다.

유용하 과학전문기자