[신경과학] 2.4 : Alzheimer's disease(알츠하이머병)과 cytoskeleton

 

 

 

 

Alzheimer's disease는 치매(dementia) 중 50% 이상의 비율로 가장 흔하게 나타나는 치매성 질병임.

 

 

 

Alzheimer's disease의 원인과 관련해 많은 이론들이 존재하는데, genetic cause, Cholinergic hypothesis, Amyloid hypothesis, Tau hypothesis 등이 그것임.

 

genetic cause hypothesis는 ApoE 등의 gene의 유전양상에 의해 알츠하이머가 발생할 수 있음을 나타내주고, Cholinergic hypothesis는 아세틸콜린의 합성량이 감소함에 따라 알츠하이머가 발생할 수 있음을 나타내주며, amyloid hypothesis는 extracellular amyloid beta(A\beta) 누적에 의해 알츠하이머가 발생할 수 있음을 나타내주고, Tau hypothesis는 tau protein의 abnormality에 의해 cytoskeleton이 destruct된 결과 알츠하이머가 발생할 수 있음을 나타내줌.

 

 

 

 

neuron은 위와 같이 특이적인 구조를 이루고 있는데, 이 구조가 유지될 수 있는 데에는 cytoskeleton의 공이 큼. 따라서 cytoskeleton이 제대로 작동하지 못할 시 neuronal function에 문제가 발생할 수 있음.

 

 

 

Alzheimer's disease는 Alois Alzheimer에 의해 이름붙여진 질병으로, 그는 정신적 퇴행 질환을 가지는 사람의 뇌를 관찰한 결과 neurofibril들을 관찰함. 그 결과 하나 이상의 fibril들이 뭉쳐져 두꺼워져 있다는 것을 확인함. 형성된 neurofibril 뭉치들은 축적되면서 세포 표면까지 변하게 하였고, 결론적으로 핵과 세포질이 사라져 뭉친 fibril만이 관찰됨.

 

 

 

참고로 이 때 neurofibril을 관찰하기 위해 사용된 염색법이 Bielschowsky staining method임. 이 방식은 은을 이용하며, axon, plaque neurite&tangle 등은 black으로, plaque나 vascular amyloid 등은 brown/dark brown으로, background는 yellow/brown으로 염색시켜 위와 같이 neuron을 염색시켜주게 됨.

 

 

 

 

결과적으로 알츠하이머는 fibril 외부에 원래 붙어있던 tau protein이 somehow 떨어져 soma에 축적되게 되면서 fibril이 서로 entangle되게 되고, 이 tangle들이 점점 많아질수록 더 severe해지게 되는 식으로 진행되게 됨.

 

 

 

 

위 그림의 (a)에는 neurofilament를 녹색으로 염색한 결과가, (b)에는 tau protein을 붉은색으로 염색한 결과가, (c)에는 이 둘을 merge한 결과가 나타나 있음.

 

 

보면 맨 오른쪽 그림에서 붉은색으로 표시된 neuron의 경우 neurofilament는 존재하면서 tau protein의 aggregation은 관찰되지 않았으므로 healthy함. 한편 보라색으로 표시된 neuron의 경우 neurofilament와 함께 tau aggregate도 존재하므로 diseased neuron임을 확인 가능함. 이런 식으로 염색을 통해 어떤 neuron이 diseased phenotype을 보이는지 여부를 파악할 수 있음.

 

 

 

다음 포스트부터는 신경계에서의 막전위(membrane potential)에 대해 알아보도록 하자.