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[바이오토픽] 가난과 정신건강: 후성유전학적 변화를 통해 자녀의 우울증을 초래
의학약학 양병찬 (2016-05-26 09:25)

가난한 가정에서 자라는 어린이들은 시간이 경과함에 따라 DNA 표지와 뇌활성이 변화하여, 우울증에 걸릴 위험이 높아진다.

우울증
© Pixabay.com

《Molecular Psychiatry》 5월 24일호에 실린 논문에 의하면, "가난한 가정의 어린이들은 정신질환에 걸릴 가능성이 높은데, 그 이유는 DNA 구조가 변화하기 때문인 것으로 보인다"고 한다(참고 1).

가난은 다양한 스트레스 요인을 수반하는데, 그중에는 영양결핍, 생존경쟁 증가, 흡연 기회 증가 등이 포함된다. 이러한 요인들은 어린이의 발육, 특히 뇌 발육에 영향을 미칠 수 있다. 왜냐하면 스트레스 반응과 의사결정에 관여하는 뇌영역의 구조가 사회경제적 지위와 관련된 것으로 보고되어 왔기 때문이다.

가난한 가정의 어린이들은 부유한 가정의 동년배들에 비해 우울증과 같은 정신질환에 걸릴 가능성이 높을 뿐 아니라, 인지문제(cognitive problem)를 겪을 가능성도 높다. 이러한 차이 중 일부는 출생 시의 뇌구조에서 명확히 나타나는데(참고 2), 이는 스트레스 요인에 대한 출생전 노출(prenatal exposure)이 정신질환과 인지문제에 관여한다는 것을 시사한다(참고 3)

출생부터 청소년기까지

그러나 신경발달은 출생 시에만 이루어지는 게 아니다. 듀크 대학교의 신경과학자 아흐매드 하리리 박사는 "스트레스 요인에 대한 지속적 노출이 나이든 어린이들에게도 영향을 미칠 것이다"라고 생각했다. 그리고는 메틸기(methyl group)로 알려진 화학적 표지(chemical tag)를 연구함으로써 이 같은 가설을 검증하기로 마음먹었다. 메틸기는 DNA 구조를 변형하여 유전자 발현을 조절하는 것으로 알려져 있는데, 메틸화 패턴은 자녀에게 전달될 수 있다는 연구결과가 나와 있지만, 환경요인(예: 흡연)에 의해 변형된다는 연구결과도 나와 있다.

'환경요인을 통한 메틸화 패턴 변형'이 가난한 어린이의 우울증 증가에 관여하는지 확인하기 위해, 하리리 박사가 이끄는 연구진은 SLC6A4 유전자를 집중적으로 연구했다. SLC6A4 유전자는 세로토닌 수송체(serotonin transporter: 신경전달물질인 세로토닌을 뉴런으로 운반하는 단백질)를 코딩하는데, 오랫동안 우울증에 관여하는 것으로 알려져 왔으며, 세로토닌 수용체(serotonin receptor)는 많은 항우울제의 표적이기도 하다.

연구진은 11~15세의 백인 어린이 183명에게서 혈액샘플을 채취하고, 우울증 징후를 검사했다. 그리고 그들에게 무서운 얼굴사진을 보여주며 뇌영상을 촬영하여, 어린이들이 스트레스에 어떻게 반응하는지를 분석했다. 위협에 민감하게 반응하는 사람들은 그런 감정을 경험할 때 편도체(amygdala: 투쟁-도피 중추)의 활성이 증가하는 것으로 알려져 있다.

시간의 시련

연구진은 동일한 어린이들을 대상으로, 이상(以上)의 실험을 3년간 여러 번 실시했다. 그리고는 실험결과를 같은 기간 동안의 뇌활성과 비교하고, SLC6A4 유전자 부근에 나타난 메틸화 패턴의 변화와도 비교했다.

비교분석 결과, 가난한 환경에서 성장한 어린이들은 부유한 가정에서 성장한 동년배에 비해 메틸화가 많이 일어난 것으로 밝혀졌다. 메틸화는 가난한 어린이의 세로토닌 수송단백질 생성을 억제함으로써 세로토닌의 가용성(availability)을 감소시킨 것으로 보이는데, 이는 우울증과 관련된 현상이다. 또한 가난한 어린이들은 편도체의 활성이 증가한 것으로 나타났으며, 우울증의 가족력이 있는 어린이들은 우울증 증상을 보일 가능성이 높은 것으로 나타났다.

위스콘신-매디슨 대학교의 세스 폴락 박사(아동심리학)는 다음과 같은 의견을 개진했다: "가난이 인지능력과 정신건강에 해로운 영향을 미치거나, 사람의 내인성 생물학(intrinsic biology)이 빈부(貧富)에 영향을 미치는지는 분명치 않다. 그러나 이번 연구와 같은 후성유전학 연구에 의하면, 유전적 차이만이 중요한 요인은 아니라는 것을 알 수 있다. 당신은 특별한 유전자를 갖고 있을 수 있다. 그러나 당신의 경험에 따라, 그 유전자의 활성화 여부가 결정될 수 있다."

"이번 연구에서 주목할 만한 것은, 극단적인 트라우마(extreme trauma) 대신 저수준의 스트레스(low-level stress)가 어린이의 뇌와 행동에 미치는 영향을 장기적으로 분석했다는 것이다. 그러나 샘플의 크기가 작아, 유전학과 환경 간의 복잡한 상호작용을 이해하는 데는 한계가 있다. 또한 일부 어린이들은 다른 어린이들보다 가난의 영향에 더 민감하다"라고 폴락 박사는 덧붙였다.

연구의 확장

하리리 박사에 의하면, 그가 이끄는 연구진은 약 1,000명의 뉴질랜드인들을 대상으로 유전자의 메틸화 패턴을 분석할 계획이라고 한다. 이들의 건강상태는 1972~73년 이후 계속 추적되어 왔다.

"이번 연구는 잘 설계되었다. 나는 연구진이 후성유전학, 행동학, 사회경제적 지위 간의 관련성을 명확히 분석한 데 놀랐다. 만약 뇌활성 및 행동과 밀접하게 관련된 DNA 표지를 찾아낼 수 있다면, 우울증 치료제의 효능을 테스트하는 데 사용될 수도 있을 것이다"라고 프린스턴 대학교의 대니얼 노터만 박사(분자생물학)는 말했다.

노터만 박사는 "가난한 가족에서 자란 어린이는 텔로미어가 짧아진다"는 연구결과를 발표한 적이 있는데(참고 4), 텔로미어의 길이는 노화 및 전반적 건강상태와 관련된 것으로 알려져 있다.

"적어도 과학적 관점에서 볼 때, 결론은 간단하다. 어린이의 신경발달을 변화시키고 싶으면, 환경을 바꿔야 한다"라고 아이오와 대학교의 로버트 필버트 박사(행동유전학)는 말했다.

※ 참고문헌:
1. Swartz, J. R., Hariri, A. R. & Williamson, D. E., “An epigenetic mechanism links socioeconomic status to changes in depression-related brain function in high-risk adolescents”, Molecular Psych. http://dx.doi.org/10.1038/MP.2016.82 (2016).
2. http://www.nature.com/news/poverty-shrinks-brains-from-birth-1.17227
3. Noble, K. G. et al., “Family income, parental education and brain structure in children and adolescents”, Nature Neurosci. 18, 773–778 (2015).
4. Mitchell, C. et al., “Social disadvantage, genetic sensitivity, and children’s telomere length”, Proc. Natl Acad. Sci. USA 111, 5944–5949 (2014);  http://www.nature.com/news/stress-alters-children-s-genomes-1.14997

※ 출처: Nature http://www.nature.com/news/poverty-linked-to-epigenetic-changes-and-mental-illness-1.19972

 

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
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