(The S1 protein likely causes the brain to release inflammatory products causing a storm in the brain, researchers said. Credit: Alice Gray)
뇌는 우리 몸에서 가장 중요한 장기 중 하나로 상당히 여러 가지 보호 장치를 가지고 있습니다. 단단한 두개골로 외부 충격에서 보호 받을 뿐 아니라 뇌척수액을 통해 충격을 한 번 더 흡수합니다. 포유류는 물리적 충격만 보호하는 것이 아니라 각종 화학 물질과 병원균으로부터 뇌를 보호하기 위해 뇌 혈관 장벽 (BBB, Blood - brain barrier)을 지니고 있습니다. 그런데 코로나 19를 일으키는 SARS-CoV-2 바이러스의 돌기 단백질인 S1 protein (spike 1 protein)이 최소한 BBB는 쉽게 통과할 수 있다는 증거가 발견되었습니다.
사실 코로나 19 자체는 기본적으로 호흡기 감염 바이러스도 주된 사인도 바이러스에 의한 폐렴입니다. 하지만 다양한 임상 증례와 부검 사례를 통해서 과학자들은 이 바이러스가 신체의 다른 장기에도 얼마든지 퍼질 수 있다는 사실을 발견했습니다. 하지만 뇌에 침투해서 뇌 염증이나 증상을 일으킬 수 있는지는 확실치 않았습니다. 다만 코로나 포그 (Corona fog)로 알려진 뇌 신경 증상이나 인지기능 장애가 보고되면서 코로나 19가 뇌 합병증이나 후유증을 일으킬 수 있다는 증거가 쌓이고 있습니다.
워싱턴 의대의 윌리엄 A. 뱅크스 교수(William A. Banks, a professor of medicine at the University of Washington School of Medicine)가 이끄는 연구팀은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해 S1 단백질이 BBB를 통과할 수 있는지 연구했습니다. 연구 결과 S1 단백질이 실제로 BBB를 통과해 뇌 안에서 면역 반응과 염증 반응을 유발할 수 있다는 사실을 확인했는데, 흥미롭게도 수컷에서 암컷보다 훨씬 잘 통과하는 것으로 나타났습니다. 이는 뇌 관련 증상이나 합병증이 남성에서 더 흔하다는 임상 보고와 일치하는 것입니다.
바이러스가 통과하기에는 좁은 BBB라도 S1 단백질처럼 일부 바이러스 단백질은 우리 몸의 필수적인 단백질과 함께 이 장벽을 통과해 뇌 조직 안으로 침투할 수 있는 것으로 보입니다. 연구팀은 이 과정이 에이즈를 일으키는 HIV의 gp 120 단백질의 뇌 침투 과정과 상당히 유사하다고 보고 있습니다. 뱅크스 교수는 데자뷰를 보는 것 같았다고 평가했습니다.
아무튼 S1 단백질에 의한 면역 반응에 의한 증상이라면 이는 바이러스가 사라진 후에도 증상이나 후유증이 계속될 수 있음을 시사합니다. 다만 코로나 19의 뇌증상이나 합병증이 S1 단백질에 의한 단독 기전으로 생기는지는 불분명합니다. 확실한 것은 코로나 19가 생각보다 매우 다양한 조직과 장기에 영향을 미치는 복합적인 감염 질환이라는 것입니다.
참고
https://medicalxpress.com/news/2020-12-strongly-covid-virus-brain.html
Elizabeth M. Rhea et al, The S1 protein of SARS-CoV-2 crosses the blood–brain barrier in mice, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-00771-8
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