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뇌 건강은 마음의 상태에 뿌리를 두고 있습니다
크레딧: Pixabay/CC0 퍼블릭 도메인
삶에서 더 많은 긍정적인 경험을 하는 것은 알츠하이머병과 같은 뇌 질환이 발생할 확률을 낮추고, 나이가 들면서 인지 기능 저하를 늦추고, 심지어 더 긴 수명과 관련이 있습니다.
그러나 감정과 경험이 어떻게 뇌를 보호하거나 해치는 신체적 변화로 이어지는지는 여전히 불분명합니다.
컬럼비아 연구진의 한 연구는 뇌의 미토콘드리아가 근본적인 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 이 연구는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재됐습니다.
미토콘드리아는 뇌에 에너지를 공급하고, 새로운 연구는 미토콘드리아가 에너지를 변환하기 위해 사용하는 분자 기계가 부정적인 경험을 더 많이 한 개인에 비해 일생 동안 심리적 스트레스를 덜 경험한 노인에서 촉진된다는 것을 보여줍니다.
컬럼비아 대학교 바겔로스 의과대학과 로버트 N. 버틀러 컬럼비아 노화 센터의 행동 의학 부교수인 마틴 피카드(Martin Picard)와 함께 연구를 이끈 의학 심리학 조교수 캐롤라인 트럼프(Caroline Trumpff)는 "우리는 노인의 마음 상태가 뇌 미토콘드리아의 생물학과 관련이 있다는 것을 보여주고 있다"라고 말했습니다.
"우리는 뇌의 미토콘드리아가 안테나와 같아서 분자 및 호르몬 신호를 포착하고 세포핵에 정보를 전달하여 각 세포의 생활 과정을 변화시킨다고 생각합니다. 그리고 미토콘드리아가 세포의 행동을 바꿀 수 있다면, 뇌, 마음, 그리고 전인체의 생물학을 바꿀 수 있습니다."
이 새로운 연구는 미국에서 거의 450명의 노인을 대상으로 한 두 개의 광범위한 연구에서 수집한 데이터를 사용했습니다. 각 연구는 참가자들로부터 20년 동안 그들의 생애 동안 상세한 심리사회적 정보를 수집했습니다. 연구 참가자들은 추가 분석을 위해 사망 후 뇌를 기증했으며, 이는 참가자들의 뇌 세포 상태에 대한 데이터를 제공했습니다.
Trumpff는 긍정적 및 부정적 심리사회적 요인에 대한 환자의 보고를 전반적인 심리사회적 경험의 단일 점수로 변환하는 지수를 만들었습니다. 그녀는 또한 미토콘드리아에서 활성화되는 뚜렷한 유전 네트워크를 나타내는 7개의 영역에서 각 참가자의 점수를 매겼습니다.
"다변량 유사분열형 지수의 사용은 우리가 더 쉽게 개별 유전자의 수천 개의 분석보다 관련 유전자의 네트워크를 가진 미토콘드리아의 생물학적 상태를 해석할 수 있기 때문에 중요한 혁신입니다."
그 결과, 세포 소기관의 에너지 변환 기계를 평가한 미토콘드리아 영역 하나가 심리사회적 점수와 관련이 있는 것으로 나타났습니다.
"더 큰 웰빙은 에너지를 변환하는 데 필요한 미토콘드리아의 단백질이 더 풍부하게 증가하는 것과 관련이 있는 반면, 부정적인 기분은 낮은 단백질 함량과 관련이 있습니다."
"이것이 만성 심리적 스트레스와 부정적인 경험이 뇌에 나쁜 이유일 수 있는데, 이는 높은 수준의 인지 작업을 담당하는 뇌 부분인 배외측 전전두엽 피질의 미토콘드리아 에너지 변환을 손상시키거나 손상시키기 때문입니다."
연구원들은 또한 뇌의 특정 세포 유형에서 미토콘드리아를 분석한 결과, 미토콘드리아와 심리사회적 요인 사이의 연관성은 뇌의 뉴런이 아니라 신경교세포에 의해 주도되며, 신경교세포는 전통적으로 가정하는 "지원" 역할보다 더 많은 역할을 할 수 있음을 발견했습니다.
"Columbia Center for Translational and Computational Neuroimmunology와의 협력으로 가능해진 이 연구는 제가 특히 중요하다고 생각합니다. 뇌에서 이러한 수준의 세포 해상도로 질문하는 것은 미토콘드리아 분야에서 전례가 없는 일입니다.
뉴런은 신경 과학의 초점이었지만, 우리는 뇌의 다른 세포가 질병을 일으킬 수 있다는 사실에 눈을 뜨고 있습니다."
미토콘드리아가 기분을 바꾸나요, 아니면 기분이 미토콘드리아를 바꾸나요?
현재 연구는 참가자의 심리사회적 경험이 뇌 미토콘드리아를 변화시켰는지 또는 선천적 또는 후천적 미토콘드리아 상태가 이러한 경험에 기여했는지 여부를 결정할 수 없지만 다른 연구는 미토콘드리아와 기분 사이의 관계가 양방향으로 작용한다는 것을 시사합니다.
동물 연구에서 만성 스트레스가 미토콘드리아 에너지 변환에 영향을 미친다는 증거는 매우 강력하다고 피카드는 말합니다. UCSF의 피카드(Picard)와 공동 연구자 엘리사 에펠(Elissa Epel)이 실시한 최근 연구는 기분이 인간의 미토콘드리아에 영향을 미칠 수 있다는 첫 번째 증거를 발견했습니다. 이 연구에서 긍정적인 기분은 다음 날 참가자의 혈액 세포에서 더 큰 미토콘드리아 에너지 생산을 예측했지만 미토콘드리아 활동은 다음 날의 기분을 예측하지 못했습니다.
동물과 인간에 대한 연구가 증가함에 따라 미토콘드리아 자체가 행동을 바꿀 수 있다는 사실도 밝혀졌습니다.
"이러한 메커니즘이 서로를 강화할 수 있다"라고 트럼프는 말합니다. "만성 스트레스는 개인의 미토콘드리아 생물학을 변화시켜 사회적 사건에 대한 인식에 영향을 미쳐 더 많은 스트레스를 유발할 수 있습니다. 문헌에서 떠오르는 개념은 이러한 모든 경로가 상호 작용한다는 것입니다."
다음 단계
뇌의 에너지 변환 메커니즘은 심리사회적 점수가 높은 참가자들에게서 더 컸지만, 연구자들은 그것이 더 큰 에너지 변환으로 이어지는지는 아직 알지 못합니다. 트럼프와 피카드는 현재 같은 코호트의 참가자 수백 명의 뇌를 가지고 연구를 진행하고 있습니다.
연구팀은 또한 뇌의 미토콘드리아 건강을 측정하는 방법을 모색하고 있는데, 이는 미래에 의사들의 진료실에서 사용될 수 있습니다.
"미토콘드리아는 건강과 생명의 원천이지만, 건강을 정량화할 수 있는 방법은 없고 질병만 있습니다. 우리는 건강의 과학이 필요합니다. 우리는 누군가가 얼마나 건강하고 회복력이 있는지 보여주는 테스트가 필요합니다.
이것은 질병이 나타나기 전에 건강의 변화를 모니터링하는 데 임상적으로 가치가 있을 것이며, 과학자들에게 수십 년 동안 축적된 단백질 침전물이나 다른 형태의 장기 손상 이외의 다른 목표를 제시함으로써 의학 연구를 변화시킬 수 있습니다."라고 피카드는 말합니다.
이상의 기사는 2024년 6월 21일 MedicalXpress에 게재된 “Brain health is rooted in state of mind, finds study”제목의 기사내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Brain health is rooted in state of mind, finds study (medicalxpress.com)
* 추가정보 출처 : Psychosocial experiences are associated with human brain mitochondrial biology | PNAS