성균관대, 감각 자극 따라 혈류 조절하는 뇌 '별세포' 원리 규명

20초 이상 이어진 자극에 별세포 활성화

D-세린 분비로 신경 활동·혈류 공급 확대

[서울=뉴시스] (위, 왼쪽부터) 이창준 기초과학연구원 기억 및 교세포 연구단장, 서민아 성균관대 교수, 한가영 박사, (아래, 왼쪽부터) 장민우 박사, 박태영 연구원, 김기정 박사. (사진=성균관대 제공) 2026.10.22. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이예인 인턴 기자 = 성균관대학교와 기초과학연구원 공동 연구팀이 뇌 속 '별세포'가 지속적인 감각 자극에 반응해 신경 활동과 혈류를 함께 조절하는 원리를 규명했다.

22일 성균관대에 따르면 서민아 글로벌바이오메디컬공학과 교수와 이창준 기초과학연구원 기억 및 교세포 연구단장이 교신저자로 참여했다. 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'에 게재됐다.

뇌의 신경세포가 활발히 활동하면 영양분과 산소가 더 필요해 뇌혈관이 넓어지고 혈류량이 늘어나는데, 이 현상을 '신경-혈관 결합'이라고 부른다.

별 모양을 띤 비신경세포 '별세포'는 그간 신경세포를 지탱하고 영양분을 주는 보조 역할로만 알려졌으나, 이번 연구에서 뇌 혈류와 신경 활동을 주도적으로 조율하는 핵심 조절자로 확인됐다.

연구팀은 생쥐 실험을 통해 감각 자극이 지속되는 시간에 따른 뇌세포 반응을 관찰했다.

5초 동안의 짧은 자극에는 신경세포와 혈관만 일시적으로 반응했지만, 20초 이상 이어지자 별세포가 활성화되면서 신경세포 활동과 혈류 공급 반응이 지속됐다.

관찰 결과 별세포의 신호 전달은 4단계를 거쳐 일어난다. 먼저 감각 자극으로 신경세포가 흥분하면 물 통로 단백질(AQP4)을 통해 별세포 안으로 물이 들어가 부피가 커진다.

이어 센서 단백질(TRPA1)이 이를 감지해 칼슘이 유입되고, 칼슘 농도가 오르면 통로 단백질(BEST1)이 열려 신경 전달을 돕는 아미노산 D-세린(D-serine)이 분비된다. 분비된 D-세린은 신경세포 활성을 높이고 뇌혈관을 넓힌다.

실제로 별세포의 물 통로나 센서를 제거한 쥐는 자극이 이어져도 혈류 확장이 둔해졌지만, D-세린을 보충하자 정상 수준으로 회복됐다.

연구팀은 별세포가 자극이 없는 평상시에도 D-세린을 꾸준히 분비해 뇌혈관 탄력을 안정적으로 유지한다는 사실도 함께 밝혀냈다.

서 교수는 "자극 상황에서 별세포가 신경세포·혈관과 소통하며 뇌 기능을 조절하는 모델을 완성했다"며 "인지 저하를 동반하는 난치성 뇌 질환 치료제 개발의 발판이 될 것"이라고 밝혔다.


◎공감언론 뉴시스 yein020528