- 신체 활동은 알츠하이머병 및 모든 원인 치매의 위험을 줄이고 노화 관련 인지 저하를 늦출 수 있습니다.
- 알츠하이머병과 같은 노화 및 신경퇴행성 질환은 뇌의 염증 증가와 관련이 있습니다.
- 동물 연구에 따르면 신체 활동은 뇌의 1차 면역 세포인 소교세포의 활성화를 감소시켜 인지적 이점으로 이어질 수 있습니다.
- 노인을 대상으로 한 새로운 연구에 따르면 소교세포 활성화를 줄이는 것이 인지 기능에 대한 신체 활동의 보호 효과를 뒷받침하는 데 도움이 될 수 있습니다.
기억력 및 주의력과 같은 특정 인지 능력의 감소는 노화와 함께 전형적입니다. 그러나 일부 개인은 일상 기능을 손상시키는 인지 능력의 심각한 감소를 포함하는 치매를 경험할 수 있습니다.
연구에 따르면 규칙적으로 운동하는 사람들은 알츠하이머병과 모든 원인에 의한 치매의 위험이 더 낮습니다. 또한 신체 활동은 인지 기능 저하의 진행을 늦출 수 있습니다.
과학자들은 신체 활동이 인간에게 이러한 인지적 이점을 제공하는 메커니즘을 완전히 이해하지 못합니다.
샌프란시스코 캘리포니아 대학(UCSF)의 연구원들이 주도한 최근 연구에 따르면 뇌의 염증을 줄이는 것이 신체 활동의 인지적 이점을 중재할 수 있음을 보여줍니다.
특히, 연구자들은 신체 운동이 뇌의 1차 면역 세포인 미세아교세포의 활성화 감소와 관련이 있음을 발견했습니다.
이 연구의 공동 저자인 UCSF의 교수인 Dr. Kaitlin Casaletto는 말했습니다. 메디컬 뉴스 투데이, “많은 연구에서 신체 활동이 더 나은 뇌 및 인지 건강과 관련이 있음을 보여줍니다. 그러나 우리는 여전히 인간의 인지와 신체 활동을 연결하는 메커니즘을 근본적으로 이해하지 못하고 있습니다. 우리 연구는 소교세포 활성화(“뇌 염증”)가 의미 있는 메커니즘일 수 있음을 보여주는 최초의 인간 데이터입니다.”
연구는 신경과학 저널.
신체 활동 및 미세아교세포
신경계는 뉴런과 신경교 세포의 두 가지 주요 세포 유형으로 구성됩니다. 뉴런은 주로 전기 및 화학 신호 전달에 관여하는 반면, 신경교 세포는 뉴런을 보호하고 지원합니다. 보다 최근에, 과학자들은 신경교 세포가 뉴런 사이의 신호 전달을 조절할 수 있다는 것을 발견했습니다.
동물 연구는 뇌의 신경교 세포가 인지 기능에 대한 신체 활동의 유익한 효과를 매개할 수 있음을 시사합니다. 특히, 신체 활동은 아교 세포의 하위 유형인 미세아교세포의 활성을 변경하는 것으로 알려져 있습니다.
Microglia는 뇌의 면역 세포이며 감염이나 신경 손상에 반응하여 활성화됩니다.
미세아교세포의 활성화는 감염에 대한 염증 반응을 일으키기 때문에 면역 체계에 도움이 될 수 있습니다. 그러나 미세아교세포의 활성화가 비정상적으로 증가하면 뉴런이 손상될 수 있습니다.
뇌의 만성 저등급 염증은 알츠하이머병과 같은 노화 및 신경퇴행성 질환의 특징입니다. 더욱이 연구에 따르면 이러한 상태는 뇌에서 활성화된 소교세포 수의 비정상적 증가와 관련이 있습니다.
과학자들은 동물의 신체 운동이 소교세포와 염증의 다른 뇌 표지자의 활성화를 감소시킨다는 것을 알고 있습니다.
Microglia는 또한 뉴런이 서로 통신하는 특수 접촉 부위인 시냅스의 구조와 기능을 조절할 수 있습니다. Microglia는 시냅스의 형성과 제거에 중요한 역할을 합니다.
또한, 그들은 이러한 시냅스의 강도를 조절하여 뉴런 간의 신호 전달에 영향을 줄 수 있습니다.
현재의 연구는 노인의 신체 활동과 소교세포 활성화 사이의 관계를 조사했습니다. 신체 활동과 인지 기능 및 시냅스 건강 개선 간의 연관성을 감안할 때, 연구는 미세아교세포 활동의 변화가 신체 활동의 이러한 효과를 뒷받침할 수 있는 정도를 추정했습니다.
이 연구는 동물에서와 마찬가지로 신체 활동이 노인의 소교세포 활성화 감소와 관련이 있음을 발견했습니다. 더욱이, 연구 결과는 감소된 미세아교세포 활성화가 특히 알츠하이머병에서 신체 활동이 인지 저하로부터 개인을 보호하는 뇌 경로 중 하나가 될 수 있음을 시사합니다.
신체 활동 측정
현재 연구는 Rush Memory and Aging Project(MAP)에 등록된 167명의 사망한 개인으로 구성되었습니다. Rush MAP은 알츠하이머병 발병과 관련된 위험 요소를 식별하는 것을 목표로 하는 종단 연구입니다.
Rush MAP에는 등록 시 치매가 없는 노인이 포함되며 치매 위험 요인에 대한 연간 평가가 포함됩니다. 프로젝트 참가자들은 사후 분석을 위해 뇌와 기타 장기를 기증하는 데 동의했습니다.
본 연구는 최초 신체활동검사 당시 평균 연령이 87세, 사망 당시 90세인 개인을 대상으로 하였다.
연구원들은 액티그래프(actigraph)라는 웨어러블 센서를 사용하여 일상적인 신체 활동을 평가했습니다. Actigraphy는 여러 날 동안 운동 활동 및 휴식 기간을 지속적으로 추적하여 신체 활동의 객관적인 측정을 제공합니다.
이번 연구에서 연구진은 최대 10일 동안 연속적으로 액티그래피 평가를 실시했다. 그들은 또한 인지 기능과 다양한 운동 과제를 수행하는 참가자의 능력을 평가하기 위해 매년 테스트를 실시했습니다.
참가자가 사망한 후 연구자들은 뇌 조직을 분석하여 4개의 뇌 영역에서 활성화된 미세아교세포의 수를 결정했습니다. 그들은 또한 알츠하이머병, 루이소체 치매, 뇌졸중(경색) 및 기타 상태에 대한 시냅스 건강 및 뇌 마커와 관련된 단백질 수준을 평가했습니다.
신체 활동 및 소교세포 활성화
연구원들은 액티그래피를 사용하여 측정한 신체 활동 수준이 높을수록 뇌의 4개 영역을 모두 고려할 때 활성화된 미세아교세포의 비율이 낮아진다는 것을 발견했습니다.
제한된 운동 기능 및 인지 장애와 같은 요인은 잠재적으로 참가자가 신체 활동에 참여하는 능력을 제한할 수 있습니다.
결과적으로 연구자들은 연령, 성별, 운동 및 인지 기능에 대한 분석을 조정했습니다. 그들은 활성화된 미세아교세포의 비율과 신체 활동 사이의 연관성이 이러한 변수와 무관하다는 것을 발견했습니다.
그런 다음 연구자들은 개별 뇌 영역에서 이 연관성을 조사했습니다. 그들은 더 높은 신체 활동 수준과 감소된 소교세포 활성화 사이의 연관성이 두 뇌 영역, 즉 복내측 미상(ventromedial caudate)과 하측두회(inferior temporal gyrus)에서만 통계적으로 유의미하다는 것을 발견했습니다.
또한, 신체 활동과 감소된 미세아교세포 활성화 사이의 관계는 이 두 뇌 영역에서 뇌 병리 수준이 높은 개인에서 더 강력했습니다.
ventromedial caudate와 lower temporal gyrus에서 발견된 뇌 병리학은 각각 미세경색(또는 미니 뇌졸중)과 알츠하이머병 관련 병리로 구성되었습니다.
즉, 정기적으로 신체 활동에 참여하는 뇌 병리 수준이 높은 개인은 유사한 뇌 병리 수준을 갖지만 신체 활동 수준이 낮은 사람보다 소교세포 활성화가 더 낮았습니다.
이러한 데이터는 소교세포 활성화에 대한 신체 활동의 효과가 특정 뇌 영역에 특이적임을 시사합니다. 이러한 결과는 알츠하이머병과 관련된 미세경색 및 뇌 병리가 두 뇌 영역에서 더 흔한 경향이 있다는 데이터와 일치합니다.
인지 및 시냅스 무결성과의 연관성
그런 다음 연구자들은 미세아교세포 활성화와 치매에 대한 임상적으로 의미 있는 마커, 즉 인지와 시냅스의 무결성 사이의 연관성을 조사했습니다.
하측두회(inferior temporal gyrus)의 소교세포 활성화는 복내측 미상(ventromedial caudate)이 아닌 인지 기능의 감소 및 시냅스 건강 지표의 낮은 수준과 관련이 있습니다.
다음으로, 연구자들은 신체 활동과 관련된 감소된 소교세포 활성화가 인지와 시냅스의 완전성을 향상시킬 수 있는 정도를 조사했습니다.
연구자들은 중재 분석이라는 통계적 방법을 사용하여 하측두이랑에서 활성화된 소교세포의 비율 감소가 인지 및 시냅스 마커에 대한 신체 활동 효과의 30% 이상에 기여했다고 추정했습니다.
중요하게도, 알츠하이머병 관련 뇌 병리 수준이 높은 개인의 하측두회에서 미세아교세포 활성화의 변화는 인지 및 시냅스 건강에 대한 신체 활동 효과의 40% 이상을 매개했습니다.
대조적으로, 낮은 알츠하이머병 관련 병리를 가진 개인에서 미세아교세포 활동의 변화는 신체 활동 효과의 10%만 기여했습니다.
이러한 발견의 중요성에 주목하면서 Dr. Tristan Qingyun Li는 다음과 같이 말했습니다.
“카사레토의 이번 작품은 외. 소교세포 활성화의 변화가 신체 활동과 건강한 뇌 기능의 유익한 효과를 연결하는 메커니즘이 될 수 있음을 보여주는 인간의 첫 번째 증거를 제공한다는 점에서 독특하게 중요합니다. 또한, 이는 미래의 미세아교세포 기반 개입과 가장 관련이 있을 수 있는 특정 뇌 영역, 즉 하측두회를 가리킵니다.”
리 박사는 워싱턴 대학교 의과대학 교수이며 연구에 참여하지 않았습니다.
연구의 장점과 한계
이 연구의 장점 중 하나는 신체 활동 수준에 대한 객관적인 평가를 제공하는 액티그래피의 사용을 포함했습니다. 이것은 종종 자기 보고서를 사용하여 신체 활동 수준을 추정하는 다른 연구와는 대조적입니다.
이것은 신체 활동이 미세아교세포 활성화를 감소시켜 인지 기능을 향상시킬 수 있음을 보여주는 최초의 인간 연구입니다.
Casaletto 박사는 이 연구가 몇 가지 한계가 있다고 지적했습니다. 그녀는 “이번 작업의 가장 큰 한계는 관찰 디자인이다. 우리는 효과의 방향성을 결정할 수 없으며 신체 활동과 뇌 염증 사이의 관계 중 적어도 일부는 양방향일 가능성이 있습니다(즉, 신체 활동의 감소로 이어지는 뇌 염증).”
Casaletto 박사는 그녀의 연구 그룹이 후속 연구에서 이러한 단점을 해결할 계획이라고 말했습니다. 그녀는 “우리는 효과의 인과성을 뒷받침하는 데 도움이 되는 생체 내 염증 마커의 보완 마커를 포착하기를 희망하는 신체 활동 중재 연구가 진행 중입니다.”라고 말했습니다.
카사레토 박사는 다른 한계 중에서 “우리는 삶의 신체 활동과 인지를 포착했지만 죽음의 뇌 염증과 병리를 포착했습니다. 이는 역동적인 과정일 가능성이 높으며 생활 습관 행동과 생물학적 변화 사이의 시간적 연관성을 이해하는 것이 필요합니다.”
마지막으로 Dr. Casaletto는 연구 참가자가 주로 백인이며 일리노이 북동부 출신이라고 언급했습니다. 따라서 연구자들은 연구 결과를 다양한 인구에 일반화할 수 있는지 여부를 알지 못합니다.
