혈뇌장벽
혈뇌장벽, 혈관-뇌-장벽
Blood-brain-barrier, BBB
혈뇌장벽은 뇌와 혈관 사이에 존재하는 장벽으로, 뇌에 외부 물질이 들어오는 것을 막는다.
혈뇌장벽은 뇌에 외부 물질이 들어오는 것을 막고, 대사에 필요한 물질을 받아들여 뇌를 보호한다. 뇌는 생물체에서 가장 중요한 장기이면서 손상되면 재생하지 않는다. 잘못해서 세균이나 바이러스라도 뇌에 침입한다면 생명체는 생명활동을 유지하는 자체가 힘들어진다. 그러나 뇌는 동시에 생명체의 기관 중 두번째로 에너지를 많이 쓰는 곳으로[1], 포도당 공급과 산소-이산화탄소 교환이 원활해야 한다. 이러한 기능을 수행하기 위해 뇌 혈관을 둘러싼 세포층이 바로 혈뇌장벽. 혈액은 혈뇌장벽을 통해 여과되며, 결과적으로 뇌에 다다르는 물질은 물이나 기체 분자, 포도당, 특정 지용성 물질 등 극소수이다.
남성에게 이러한 장벽이 존재하는 곳이 신체에 한 곳 더 있다. 정소에는 정자가 항원이 되지 않도록 방지하는 혈관-정소-장벽(blood-testis-barrier)가 있다. 이는 혈액이 정자에 노출될 경우 항체 반응이 일어나는 것을 의미하는데, 고환 한 쪽이 터질 경우 정자가 남은 쪽도 괴사하게 되는 문제가 있다. 이는 안구가 가진 문제와 일치한다.
혈뇌장벽은 혈관을 뇌의 내피세포로 감싸는 모양을 띄며, 내피세포는 서로 밀착연접(tight junction)되어있기에 세포 사이로 물질이 지나가는 것은 불가능하다. 뇌의 뇌교세포(glial cell, glia)중 하나인 성상세포[2]가 발을 뻗어 혈뇌장벽을 구성하는 내피세포를 지지한다.
혈뇌장벽은 혈관을 타고 들어오는 외부물질로부터 뇌를 보호하는 매우 중요한 역할을 수행하지만, 동시에 인간이 만든 약물이 뇌에 들어가는 것을 막는 골치아픈 장벽이기도 하다. 100만 년 단위로 진화해온 현생인류의 화학적 방어 체계는 결코 무시할 만한 수준이 아니다. 다른 동물들도 마찬가지. 가령, 한 천재 과학자가 치매를 뉴런 단위에서 치료하는 기적의 약물을 만들었다고 가정하자. 이 약물이 뉴런 하나하나에 효과가 있더라도 정작 뇌에 도달하지 못한다면 말짱 도루묵이다. 그렇다고 두개골을 여는 대수술을 통해 뇌에 직접 약물을 넣거나, 척수에 주사바늘을 꽂아 뇌척수액을 통해 약물을 전달하는 것은 매우 위험하다. 약물은 효능만 신경쓸 것이 아니라 체내에 가장 효율적으로 전달되도록 개발되어야 하며, 복용이 불가능할지언정 최소한 혈관주사로 전달은 되어야 비로소 쓰일 수 있다.
또한 뇌의 병변[3]위치를 특정하는데도 이용되는데 병변이 발생한 부위는 혈뇌장벽이 파괴되므로 보통은 이를 통과하지 못하는 비확산성 RI를 정맥주사하여 추적한다.
다행히 혈뇌장벽이 아무리 촘촘해야 결국엔 세포로 되어 있고, 세포의 막은 인지질로 이루어졌으므로 작은 지용성 물질 정도는 투과가 가능하다. 이를 이용해 약물에 작은 나노 막을 씌워 뇌에 약물을 전달하는 연구도 진행 중이다.
Blood-brain-barrier, BBB
1. 개요
혈뇌장벽은 뇌와 혈관 사이에 존재하는 장벽으로, 뇌에 외부 물질이 들어오는 것을 막는다.
2. 기능
혈뇌장벽은 뇌에 외부 물질이 들어오는 것을 막고, 대사에 필요한 물질을 받아들여 뇌를 보호한다. 뇌는 생물체에서 가장 중요한 장기이면서 손상되면 재생하지 않는다. 잘못해서 세균이나 바이러스라도 뇌에 침입한다면 생명체는 생명활동을 유지하는 자체가 힘들어진다. 그러나 뇌는 동시에 생명체의 기관 중 두번째로 에너지를 많이 쓰는 곳으로[1], 포도당 공급과 산소-이산화탄소 교환이 원활해야 한다. 이러한 기능을 수행하기 위해 뇌 혈관을 둘러싼 세포층이 바로 혈뇌장벽. 혈액은 혈뇌장벽을 통해 여과되며, 결과적으로 뇌에 다다르는 물질은 물이나 기체 분자, 포도당, 특정 지용성 물질 등 극소수이다.
남성에게 이러한 장벽이 존재하는 곳이 신체에 한 곳 더 있다. 정소에는 정자가 항원이 되지 않도록 방지하는 혈관-정소-장벽(blood-testis-barrier)가 있다. 이는 혈액이 정자에 노출될 경우 항체 반응이 일어나는 것을 의미하는데, 고환 한 쪽이 터질 경우 정자가 남은 쪽도 괴사하게 되는 문제가 있다. 이는 안구가 가진 문제와 일치한다.
3. 구성
혈뇌장벽은 혈관을 뇌의 내피세포로 감싸는 모양을 띄며, 내피세포는 서로 밀착연접(tight junction)되어있기에 세포 사이로 물질이 지나가는 것은 불가능하다. 뇌의 뇌교세포(glial cell, glia)중 하나인 성상세포[2]가 발을 뻗어 혈뇌장벽을 구성하는 내피세포를 지지한다.
4. 응용
혈뇌장벽은 혈관을 타고 들어오는 외부물질로부터 뇌를 보호하는 매우 중요한 역할을 수행하지만, 동시에 인간이 만든 약물이 뇌에 들어가는 것을 막는 골치아픈 장벽이기도 하다. 100만 년 단위로 진화해온 현생인류의 화학적 방어 체계는 결코 무시할 만한 수준이 아니다. 다른 동물들도 마찬가지. 가령, 한 천재 과학자가 치매를 뉴런 단위에서 치료하는 기적의 약물을 만들었다고 가정하자. 이 약물이 뉴런 하나하나에 효과가 있더라도 정작 뇌에 도달하지 못한다면 말짱 도루묵이다. 그렇다고 두개골을 여는 대수술을 통해 뇌에 직접 약물을 넣거나, 척수에 주사바늘을 꽂아 뇌척수액을 통해 약물을 전달하는 것은 매우 위험하다. 약물은 효능만 신경쓸 것이 아니라 체내에 가장 효율적으로 전달되도록 개발되어야 하며, 복용이 불가능할지언정 최소한 혈관주사로 전달은 되어야 비로소 쓰일 수 있다.
또한 뇌의 병변[3]위치를 특정하는데도 이용되는데 병변이 발생한 부위는 혈뇌장벽이 파괴되므로 보통은 이를 통과하지 못하는 비확산성 RI를 정맥주사하여 추적한다.
다행히 혈뇌장벽이 아무리 촘촘해야 결국엔 세포로 되어 있고, 세포의 막은 인지질로 이루어졌으므로 작은 지용성 물질 정도는 투과가 가능하다. 이를 이용해 약물에 작은 나노 막을 씌워 뇌에 약물을 전달하는 연구도 진행 중이다.