장기 호흡 훈련군과 비훈련군, 실시간 PC-MRI로 비교 분석

메이요 클리닉 영상의학과 폴 민(Paul H. Min) 교수. 노화와 치매를 중심으로 한 뇌 연구를 수행하고 있다. (메이요 클리닉 폴 민 교수 연구팀 제공)

미국 메이요 클리닉(Mayo Clinic) 폴 민(Paul H. Min, Ph.D.) 교수 연구팀은 깨어 있는 상태에서의 호흡이 뇌척수액(CSF) 역학에 영향을 미칠 수 있음을 인체 대상 연구를 통해 확인하고, 호흡 훈련이 노화나 질환과 관련된 뇌척수액 역학 저하를 상쇄할 수 있는 잠재적인 생리학적 경로가 될 수 있다고 밝혔다. 해당 연구는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, Impact Factor 15) 제16권(Article number: 11499) 에 게재됐다.

이번 연구는 최소 1년 이상 체계적인 호흡 수련을 이어온 훈련군 20명과 호흡 수련 경험이 없는 비훈련군 25명을 대상으로 진행됐다. 연구진은 실시간 위상 대비 MRI(PC-MRI)를 활용해 평시 호흡(RB)과 깊은 호흡(DB) 두 가지 조건에서 대후두공(FM)과 측뇌실(LV)의 뇌척수액 흐름을 정량적으로 측정·분석했다. 연구에 사용된 호흡 수련 모델은 한국의 석문도문이 제공한 석문호흡(Seokmun Hoheup) 프로그램이다.

측정 결과, 깊은 호흡 시 호흡 훈련군은 비훈련군 대비 대후두공 이동량이 약 2.7배(0.594 ml vs. 0.220 ml, p<0.0001), 순유량이 약 1.9배(70.28 μl vs. 37.28 μl, p=0.0172) 높게 나타났다. 특히 평시 호흡에서도 훈련군은 대후두공 뇌척수액 이동량이 약 2.85배(0.248 ml vs. 0.087 ml, p=0.0005), 측뇌실 이동량이 약 2.7배(0.049 ml vs. 0.018 ml, p=0.0093), 측뇌실 순유량이 약 2.5배(10.78 μl vs. 4.25 μl, p=0.0229) 높은 수치를 보였다. 논문은 이러한 차이를 훈련에 따른 지속적인 생리적 적응의 결과로 해석하고 있다.

뇌척수액은 뇌와 척수를 순환하며 영양분 공급, 면역 신호 전달, 노폐물 제거 등의 기능을 수행함으로써 뇌 항상성을 유지하는 핵심 매개체다. 논문은 선행 연구들을 인용해 뇌척수액의 흐름 속도가 노화에 따른 해부학적 변화와 동맥 경화로 인해 감소하는 것으로 알려져 있으며, 고혈압이나 정맥 순응성 저하와 같은 조건 또한 혈관을 경화시켜 뇌척수액 역학을 손상시킬 수 있다고 설명했다. 이어 "현재 뇌척수액 흐름을 조절하는 임상적 방법은 주로 침습적 방식에 의존하고 있으며, 비침습적 접근에 대한 관심이 높아지는 상황에서 이번 결과는 호흡 훈련이 특히 심혈관 기능이 저하된 이들에게 뇌척수액 역학을 지지하는 실현 가능하고 유망한 방법이 될 수 있음을 시사한다(These results position respiratory training as a feasible and promising intervention to support macroscopic CSF dynamics, especially in individuals with compromised cardiovascular function)" 고 밝혔다.

교신저자인 폴 민 교수는 "이번 연구는 깨어 있는 상태에서도 뇌척수액 순환을 조절할 수 있는 가능성을 과학적 근거로 확인한 사례"라고 언급하며, 깨어 있는 상태에서의 호흡이 뇌척수액 역학을 조절한다는 이번 연구 결과가 향후 글림프(glymphatic) 기능 연구의 생리학적 맥락을 제공할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

연구진은 이번 연구를 바탕으로 치매·알츠하이머병 등 고령층 뇌 건강 관리와 인지 기능 저하 예방을 위한 후속 임상 연구를 진행하고 있다고 논문에서 밝혔다. 이번 연구의 선임 교신저자는 폴 민 교수, 공동 교신저자는 페트리스 콕스웰(Petrice M. Cogswell) 교수이며, 제1저자는 임석빈 연구원이다.

최종범 기자 [e-mail]