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몽롱한 청각 치료제: 환각제가 생쥐에서 귀 세포들의 새로운 시냅스 형성을 유도한다.
머리 속 뇌가 우리의 몸과 마음을 조절하는 중요한 기관이라는 점은 잘 알려져 있습니다. 뇌 속에는 신경세포들을 연결하는 수 많은 시냅스가 존재하죠. 이렇게 신경세포 간에 연결이 결국 한 사람의 행동이나 생각을 만들어 낸다고 볼 수 있습니다. 즉, 각 개인이 가진 신경회로가 바로 그 사람의 생각과 행동을 결정하는 핵심 설계도라고 할 수 있습니다. 일반적으로 한 사람의 행동이나 생각은 쉽게 바뀌지 않기 때문에 일단 머리 속에 형성된 신경회로는 쉽게 바뀔 수 없다고 생각합니다. 하지만 성장기를 거치거나 특별한 경험을 하거나 스스로 깨우쳐 노력할 경우 행동과 생각에 변화가 생기고 어떤 경우에는 완전히 다른 사람이 되기도 한다는 것을 우리는 서적이나 경험을 통해 알고 있습니다. 이는 사람의 머리는 전자기계 부품이 아니라 살아있는 신경세포들이 구성하고 있기 때문에 가능한 것이라 생각됩니다. 누구나 어느 정도의 가소성이 있다는 겁니다. 그렇다면 치명적인 정신질환을 앓는 경우 신경회로를 바꾸면 치료가 가능하지 않을까요? 신경질환을 치료하고자 하는 의사나 과학자들의 오랜 꿈이라고 할 수 있습니다. 하지만 한 사람의 생각이나 행동을 다른 사람이 바꾼다는 건 심각한 인권 침해가 될 수 있기에 쉽게 생각할 문제는 아닌 것 같습니다.
나이가 들면서 신경세포들이 죽거나 활동이 위축되면 자연히 뇌의 기능이 떨어지고 여러 가지 퇴행성 뇌질환이 나타나게 됩니다. 특히 알츠하이머병이나 노인성 치매가 우울증이나 행동장애를 동반하는 경우 환자들뿐 아니라 주위의 사람들과 사회에도 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 이들을 치료할 수 있는 물질이 정말 없는 걸까요? 자연계에서 만들어지는 환각제(psychedelic; Topic No. 071)에 대한 소개를 하면서 이들이 정신 의약품으로 활용될 가능성에 대해 소개한 바가 있습니다. 환각제 사용의 위험성에도 불구하고 꾸준히 연구가 진행되고 있고 이번에 소개될 내용은 실제로 노화에 따른 청각 장애라는 구체적인 증세를 중심으로 연구한 결과 입니다. 또한 사람의 경우 청각 장애는 치매로 넘어가는 전조현상이기에 이를 완화할 수 있다면 치매를 예방할 수도 있겠다는 생각이 듭니다. 세포수준에서 어떻게 그런 현상이 일어나는지를 알아보았고 또한 환각작용이 없이 신경세포의 활성을 자극하는 유사물질의 개발은 기대를 갖게 합니다. 하지만 어쨌든 정식으로 학계의 인정을 받는 것이 우선 되야 할 것 같습니다.
과학자들이 환각제가 뇌 밖에서 새로운 시냅스 형성을 자극한다는 것을 최초로 보여주었다.
나이가 든다는 것은 씁씁한 경험이다. 인생의 또 다른 즐거움이 오는 시기이기도 하지만 원하지 않는 신체의 변화가 오기도 한다. 이런 노화의 징조 중 하나가 시냅스의 감소다. 시냅스는 신경세포 간의 연결이고 이것이 감소한다는 것은 여러 퇴행성 신경질환으로 이어질 수 있다. 이런 현상을 시냅스 뇌 질환(synaptopathy)이라고 부르며, 여러 지역의 시냅스에 영향을 주어 알츠하이머병과 같은 급격한 기억력 감퇴나 청각장애와 같은 감각 인지 장애를 일으키기도 한다. 특히 청각장애의 경우 부담이 크다. 즉, 50% 이상의 사람들이 영향을 받을 뿐 아니라 노화 관련 치매의 발병율이 2, 3배 증가하게 된다. “만약 노화관련 청각장애를 앓는다면 치매나 인지장애를 갖을 확률이 높아집니다.” 청각장애를 연구하고 있는 University of California, San Diego의 세포학자인 Uri Manor의 말이다.
아직까지 synaptopathy에 대한 치료제로 승인된 약은 없다. 하지만 연구자들은 흥미로운 후보물질로 환각제(psychedelic)를 주목하고 있다. 코로나 판데믹 시기에 Manor는 책을 읽으며 환각제가 외상후 증후군이나 우울증, 그리고 불안증 과 같은 정신질환에 사용될 수 있다는 사실에 놀랐다.“이건 은탄환(silver bullet) 같은 거라고 느꼈죠.” 라고 말했다. 같은 시기에 약물에 이용해 신경의 가소성(plasticity)을 증가시킬 수 있다는 보고가 있었다. 좀더 깊이 찾아보니 1960년대에 대표적인 환각제인 LSD를 처치했을 때 청각이 향상된다는 보고를 발견할 수 있었다. 이런 변화가 구조적인 변화에 유래된 것인지 알아보고자 Manor과 그의 동료들은 환각제를 생쥐의 청각신경에 처리해 보았다. 그 결과 환각제가 내이(inner ear)에 존재하는 청각기관인 달팽이관(cochlea)에서 새로운 시냅스 형성을 유도하는 것을 볼 수 있었다. “이는 뇌 이외의 기관에서 환각제가 신경에 미치는 영향을 처음 보고한 것입니다.” Manor는 그들의 발견을 지난 2025년 2월 24일에 열린 Association for Research in Otolaryngology’s 정기학회에서 발표하였다. 그는 이런 데이터가 청력감퇴나 다른 말초신경 장애의 치료에 새로운 길을 열어줄 것으로 기대하고 있다.
많은 환각제들이 제 2 형 세로토닌 수용체에 결합하여 작용한다. Manor과 그의 연구진은 태어난지 한달이 지나면서 생쥐의 달팽이관에서 이 수용체가 발현되는 것을 발견했다. 이는 환각제가 달팽이관에 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 이들은 성체 생쥐를 환각제 처리군과 아무 것도 처리하지 않은 대조군으로 나누어 이들의 달팽이관에 위치한 털세포(hair cell)와 청각신경 사이에 시냅스를 항체를 이용해 염색해 비교해 보았다. 그 결과 단 한번의 psilocin(환각제의 일종) 처리에도 달팽이관 시냅스 수가 증가한다는 것을 알 수 있었다. 시냅스의 기능을 시험한 결과 새로 생긴 시냅스도 신경전달 물질의 분비를 증가시키는 기능을 갖고 있었고 이런 효과는 거의 한 달 정도 유지 되었다.
환각제의 사용에 문제가 되는 것은 바로 강력한 환각작용일 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 Manor은 University of California, Davis의 화학자인 David Olson과 협력하여 환각작용이 없는 psychoplastogen을 개발하였다. Manor과 그의 동료들이 이 유도물질을 달팽이관에 시험한 결과 새로운 시냅스 형성을 볼 수 있었고, 새로운 신경 돌기들이 발달하는 것을 볼 수 있었다.
이 연구진은 예전에 노화관련 청력 감퇴가 몇몇 알츠하이머병의 생쥐 모델에서 인지장애의 전조현상으로 나타난다는 사실을 보고하였다. 이 관찰에 따르면 Manor는 청력 감퇴가 마치 석탄광산의 카나리아 같은 역할을 하는 것이다. 즉, 뇌의 신경퇴화가 일어난다는 조짐이라고 할 수 있다. “이는 전조현상이죠, 신경의 퇴화가 일어나고 있다는 표시입니다.”라고 말했다. 그의 팀은 환각제의 말초신경에 대한 자극효과가 청각장애나 다른 신경질환의 치료제로 사용될 가능성이 있는지 실험에 나서고 있다.
<이글은 아래의 기사를 번역한 것입니다,>
Sahana Sitarman, PhD., Trippy hearing aids: psychedelics spur new synapses in mouse ear cells. The Scientist Mar 6, 2025
<원 기사의 references>
1. Park JH, et al. Early-onset hearing loss in mouse models of Alzheimer’s disease and increased DNA damage in the cochlea. Aging Biol. 2024;1:20240025.
2. Calder AE, Hasler G. Towards an understanding of psychedelic-induced neuroplasticity. Neuropsychopharmacol. 2023;48(1):104-112.
3. Henkin R, et al. Physiological and psychological effects of LSD in chronic users. Clin Res. 1967;15:484.
4. Olson DE. Psychoplastogens: A promising class of plasticity-promoting neurotherapeutics. J Exp Neurosci. 2018;12:1179069518800508.