자폐증 발병은 시냅스 단백질을 부호화하는 유전자와 연관이 있을 뿐만 아니라 아연 결핍증(zinc deficiency) 같은 환경적 손상과도 연관이 있는 것으로 알려졌다. 하지만 아연 결핍증이 자폐증 발병과 구체적으로 어떻게 연관이 있는지는 밝혀지지 않았었다.
지난 9일 국제학술지 분자신경과학 최신연구(Frontiers in Molecular Neuroscience)에 게재된 새로운 연구는 아연이 자폐증 위험 유전자에 의해 부호화되는 복잡한 분자 기계를 통해 초기 발달 과정에서 뇌 세포의 연결 부분인 시냅스 형성에 영향을 미친다는 것을 규명한 것이다.
이 연구 결과는 자폐증 예방을 위한 아연 보충의 필요성을 뒷받침하는 것이 아니지만 자폐증과 연관된 근원적인 발달적 이상에 대한 이해를 향상시키며, 치료법을 모색할 수 있게 한다.
연구 선임저자인 미국 스탠포드대학교 의과대학의 샐리 킴 박사는 “자폐증은 초기 발달 과정에서 시냅스 형성, 성숙, 안정화와 연관된 특정 유전자 변이와 연관이 있다”며 “이 연구 결과는 신경세포 내 아연 수치가 이러한 유전자들에 의해 부호화되는 단백질과의 상호작용을 통해 자폐증 발병과 연결된다는 것을 보여준다”고 설명했다.
연구팀은 시냅스를 통해 신호가 전송될 때 아연이 생크2(Shank2)와 생크3(Shank3)라는 단백질과 결합할 수 있는 신경세포에 진입한다는 것을 알아냈다. 이 단백질들은 AMPAR이라는 인접 신호 수용체의 구성과 기능을 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 이 논문은 정밀한 실험을 통해 시냅스 발달 과정에서 아연-생크 매개 AMPAR 성숙 메커니즘을 기술하고 있다.
연구 주저자인 후옹 하는 “쥐의 신경세포 발달 과정에서 생크 2와 3이 시냅스에 축적됨과 동시에 AMPARs가 성숙한다는 것을 발견했다. 추가적인 아연은 성숙을 가속화하는 것으로 나타났지만 생크 2 또는 3 축적을 감소시켰을 때는 그렇지 않았다. 이 연구는 기계론적으로 어떻게 생크 2와 3이 아연과 함께 AMPAR 성숙을 조절하는지를 보여준다”고 말했다.
이 연구의 공동 선임저자 중 한 명인 존 후게나드 교수는 “이는 초기 발달 도중 아연 부족이 손상된 시냅스 성숙 및 신경세포 회로 형성을 통해 자폐증에 기여할 수 있다는 것을 시사한다. 아연과 생크 단백질의 상호작용에 대한 이해는 자폐증 진단, 치료, 예방 전략으로 이어질 가능성이 있다”고 강조했다.
다만 또 다른 공동 선임저자인 독일신경퇴행성질환센터의 크레이그 가너 교수는 “임신부 또는 아이를 대상으로 아연 보충과 자폐증 위험의 연관성을 평가하기 위한 통제된 연구가 실시된 적이 없기 때문에 아직 결론을 내릴 수 없다”고 지적했다.
지나치게 많은 아연 섭취는 몸이 흡수할 수 있는 구리의 양을 감소시켜 빈혈증 및 골 약화 등을 유발할 수 있다. 또한 아연 결핍증이 모두 섭취량과 관련이 있는 것은 아니며 장내 흡수 문제가 원인일 수 있다.
가너 교수는 “그럼에도 불구하고 이 연구는 아연 결핍이 어떻게 자폐증에 기여할 수 있는지 이해하는데 도움이 되는 새로운 메커니즘을 제시한다”고 덧붙였다.
