혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB): 뇌의 수호자와 영양 공급의 관문. 구조와 기능에 관해

혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)은 중추 신경계를 외부 환경으로부터 보호하는 수호자 역할을 수행하면서 뇌에 필요한 영양을 공급하는 중요한 생리학적 장치입니다. 이 장벽은 뇌 조직을 유해물질로부터 차단하면서도 영양소와 산소를 효과적으로 전달하는 역할을 하며, 뇌의 안정성을 유지하는데 핵심적인 역할을 합니다.

혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)의 구조와 기능, 중요성

우리 몸에는 몇 개의 장벽이 있습니다. 그 중 대표적인 것이 바로 '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier)'입니다. 약자로 'BBB'라고도 합니다. 이름에서도 유치할 수 있듯이, BBB는 한마디로 혈액과 뇌 사이를 차단하는 장벽입니다.  혈액은 온몸에 흐르죠. 특히 뇌는 산소와 영양분을 가장 많이 필요로 하는 기관입니다. 몸에서 에너지를 가장 많이 소비하는 곳이기도 하죠. 따라서 몸을 순환하는 혈액의 5분의 1은 곧바로 뇌로 간다고 합니다. 근데 뇌에는 아교세포라는 세포가 혈관을 단단히 둘러싸고 있어 혈액을 통제합니다. 혈액에 있는 모든 세포가 통과하지 않도록 하는데요, 즉 혈액 내 물질을 선택적으로 받아들이는 겁니다.  왜 그럴까요. 뇌는 아시다시피 우리 몸에서 아주 중요한 기관입니다. 뇌는 가장 많은 혈액과 에너지를 필요로하는 데다, 우리 몸에 뻗어나가는 신경을 통제하는 곳이기도 하죠. 몸의 사령탑 같은 곳입니다. 이곳이 손상되면 당연히 심각한 결과로 이어집니다. 그래서 위험한 물질로 보이는 것은 아예 뇌로 진입하는 것을 차단하는 것입니다. 일종의 관문인 셈이죠. 물리적인 힘은 두터운 두개골로 보호한다면, 화학적인 작용은 BBB라는 장벽을 통해 보호하는 것입니다.  주로 세포 막으로 이루어진 혈뇌 장벽은 뇌 혈관 내피세포와 주변 조직 간의 간격을 채우는 세포들의 연결체로 구성됩니다.  내피세포, 아스트로사이트, 페리사이트 등이 혈뇌 장벽을 형성하는 주요 세포들입니다.  혈뇌 장벽은 뇌를 유해물질, 보호해서 중추 신경계의 안전성을 유지하고, 뇌는 많은 에너지와 영양소를 필요로 하는데, 혈뇌 장벽은 필수 영양소와 산소를 뇌 조직으로 효과적으로 공급합니다.

혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)개념의 시작과 발전

처음부터 인류가 잘 알았던 것은 아닙니다. 동물실험에서 동물의 뇌와 척수 조직이 쉽게 염색되지 않는 것을 보고 혈관에서 뇌, 척수 사이를 차단하는 장벽이 있을 수 있다는 생각을 하게 되었습니다. 결국 뇌 혹은 척수에 해롭다고 판단되는 물질을 통과시키지 않는 장벽인 '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)'의 개념을 내놓게 됩니다.  '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)'는 우리 몸의 방어체계입니다. 대부분 긍정적으로 작용하지만, 아쉬울 때도 있습니다. 뇌 혹은 척수에 약물의 작용이 도달해야 하는데 그렇게 못하게 합니다. 뇌종양같은 질환에 약물이 도달하지 못하니 답답하겠지요. 도달할 수 있는 약물을 찾아내거나 만드는 것이 참 어렵다고 하네요.  반대로 일반적으로 몸에 해가 되는 성분을 모두 차단한다면 좋겠지만 꼭 그런 것도 아닙니다. 근래 마약이 많이 문제가 되고 있는데요. 헤로인, 코카인 같은 마약이나 알코올, 니코틴 등 중독 매개물질은 '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)'를 통과합니다. 만약 이런 중독 매개물질들이 '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)'을 통과하지 못한다면 마약 때문에 일어나는 사회적문제들도 없을텐데 말이죠. 또 다른 문제도 있습니다. 뇌염과 광견병의 바이러스도 '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)'를 통과할 수 있다고 합니다. 그래서, 질병을 일으키는 것이지요.

혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)의 물질 통제와 영양공급 메커니즘과 기능

혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)은 물질의 통과를 엄격히 제어하여 유해물질이나 외부 미생물이 뇌로 들어가지 못하도록 합니다.  특정 영양소들은 활성 트랜스포터를 통해 세포 막을 통과하여 뇌로 공급됩니다.  혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)은  포도당과 같은 에너지 원료를 뇌로 공급하여 정상적인 뇌 기능을 지원합니다.  혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB) 을 통과한 혈액은 뇌 조직에 산소와 영양소를 제공하여 미백 효과를 나타낼 수 있습니다.  혈뇌 장벽은 면역 세포의 통과를 제한하여 뇌를 감염으로부터 보호합니다.  뇌에서 발생한 노폐물이나 독소는 혈뇌 장벽을 통해 효과적으로 제거됩니다.  혈뇌 장벽의 이상은 뇌 질환의 원인이 될 수 있습니다. 일부 질환에서는 혈뇌 장벽의 투과성이 증가하여 문제가 발생할 수 있습니다.  일부 연구에서는 혈뇌 장벽의 변화가 치매와 연관되어 있다는 증거도 나타나고 있습니다.

혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB) 연구의 현황과 전망

혈뇌 장벽의 기능과 구조를 연구하는 기술적 발전은 뇌 연구 분야에 새로운 통찰력을 제공하고 있습니다.  혈뇌 장벽의 이해는 뇌 질환의 치료 방향성을 찾는 데 기여하고 있으며, 약물 전달 시스템 등의 응용 분야에서도 큰 관심을 받고 있습니다.  혈뇌 장벽은 뇌를 보호하고 영양을 공급하는 핵심적인 생체 장치로, 뇌의 안정성과 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 이해함으로써 뇌 질환에 대한 새로운 치료 전략을 개발하고, 뇌의 건강을 지키는데 기여할 수 있을 것입니다.  최근에 문제가 되고 있는 마약류의 사회적 문제를 혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)의 기능 개선을 통하여 해결할 수 있다는 희망도 제시하고 있습니다.  최근에는 '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)'가 치매와 연관이 있다고 지목되기도 했습니다. 치매의 발생원인으로 베타아밀로이드 단백질에 의한 뇌 신경세포를 손상이 가장 큰 학설이었습니다. 그 학설과 더불어 '혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)'의 노화에 의해 장벽으로서의 기능이 상실되면서 혈관 속 불필요 물질이 뇌로 들어가서 치매가 생긴다는 주장이 나오기도 했습니다.  이러한 기능이 밝혀지는 것은 향후 관련 기능을 개선할 수도 있다는 희망이 된다는 생각이 듭니다.  마약과 치매를 해결할 수 있다면 얼마나 좋을까요?

한의학적 장벽 기항지부(奇恒之腑)

한의학적으로 뇌는 기항지부(奇恒之腑) 중 한가지로 칭합니다. 매우 이상한 장부라는 뜻이지요. 다른 장부의 경우는 들어오고 나가는 구멍이 있어서 기혈진액(氣血津液)이 드나드는 도관이 있는 것이 이치인데, 뇌는 그런 도관과 구멍이 없어서 선인들은 매우 이상한 장부의 하나라고 칭하였습니다. 기혈진액(氣血津液)이 들어가고 나가는 관이 있어야 에너지와 물질이 공급되고 그 노폐물이 빠져나갈 수 있게 됩니다. 기항지부(奇恒之腑)는 그러한 유입부와 배출구가 없어 보입니다.  뇌가 대표적인 기관입니다. 유입부와 배출구가 없어보입니다. 혈관이 근처까지는 도착하지만 안으로는 유입되지 않습니다. 그런 뇌를 보고 한의학을 공부하셨던 백 년 전 혹은 수천 년 전 한의학자들은 이 장기 혹은 기관을 매우 이상하게 보았던 것입니다. 하지만, 혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)의 개념이 알려지면서 그 비밀이 밝혀지게 된 것입니다. 비록 거시 해부학적 관점에서는 혈관에서 뇌로 가는 경로가 보이지 않지만 미시 해부학적 관점에서는 혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)에서 뇌에 필요한 물질만 선정해서 뇌에 보낼려고 노력하게 됩니다. 뇌에 해로운 물질은 차단하려는 것이 혈뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)의 주된 작용입니다. 근래에는 새로운 인체에 해로운 물질들이 만들어지면서 인체의 가장 깊숙한 물질인 뇌에까지 침투하게 되어서 문제인 것입니다.