담배 금단증상 극복, 뇌 속 신경 메커니즘에서 실마리 찾아 | 뉴스 > Bio뉴스 > 동향

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담배 금단증상 극복, 뇌 속 신경 메커니즘에서 실마리 찾아

Bio통신원(한국과학기술연구원)

등록2025.01.08
조회826

세계보건기구(World Health Organization, WHO)에 따르면 전 세계 인구의 22% 이상이 담배를 피우며, 매년 900만 명이 넘는 흡연 관련 사망자가발생하고 있다. 금연을 성공적으로 이루기 위해서는 담배에 포함된 니코틴으로 인한 금단증상을 효과적으로 완화하는 치료법이 필수적이다. 현재까지 니코틴 금단 치료제로 허가된 약물은 부프로피온과 바레니클린으로, 금연 성공률을 높이기 위해 새로운 치료제 개발이 요구되고 있다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 뇌질환연구단 임혜인 박사 연구팀은 담배 금단증상을 조절하는 새로운 뇌 부위와 신경 기전을 발견했다고 밝혔다. 이를 바탕으로 기존에 파킨슨병 치료제로 사용되던 약물에서 담배 금단증상을 완화하는 효능을 발굴해 치료 가능성을 높였다.

담배를 끊으면 뇌 특정 부위가 활발히 움직이면서 손 떨림 및 활동저하와 같은 신체적 금단증상이 나타난다. 이는 일상생활에 악영향을 미치고 흡연자가 다시 담배를 찾게 되는 주요 원인으로 작용하므로 금연에 성공하기 위해서는 니코틴 금단증상 발생 시 인체 내부에서 일어나는 과정을 이해하는 것이 매우 중요하다.

연구팀은 뇌의 선조체 영역 내 콜린성 중간뉴런이 금단증상에 미치는 영향을 규명했다. 생쥐 실험을 통해 선조체 콜린성 중간뉴런의 나트륨 통로 발현을 선택적으로 억제해 신경세포 활성을 감소시켰다. 그 결과, 니코틴 금단으로 인한 손 떨림 증상이 현저히 감소했으며, 최신 다중전극어레이(multi-electrode array)를 통해 콜린성 중간뉴런 억제가 비정상적인 신경 활동변화를 완전히 차단하는 것을 확인했다.

또한, 미세투석(microdialysis) 실험에서는 콜린성 중간뉴런 억제를 통해 니코틴 금단으로 20% 이상 감소됐던 선조체 도파민 분비가 정상 수준으로 회복되는 것도 확인했다. 이를 바탕으로 FDA에서 이미 승인된 파킨슨병 치료제인 프로싸이클리딘(procyclidine)을 니코틴 금단 치료제로 활용할 가능성을 검토했다. 프로싸이클리딘은 콜린성 중간뉴런 억제 효과를 모방할 수 있어 니코틴 금단으로 인한 신체적 증상을 완화하는 데 활용될 수 있다.

특히, 니코틴 금단을 유도하기 전 생쥐에 프로싸이클리딘을 저용량으로 1회 투약한 결과, 금단증상인 손 떨림이 50% 이상 감소하는 것을 확인했다. 이번연구는 안전성이 입증된 약물을 활용해 니코틴 금단 치료를 제시함으로써 임상시험 기간을 크게 단축할 가능성을 보여준다. 이를 통해 금연 치료 접근성을 높이고 흡연으로 인한 건강 문제를 효과적으로 줄이는 데 기여할 것으로 기대된다.

KIST 임혜인 박사는“금연 치료의 새로운 가능성을 제시하며 금단으로 인한일상생활의 저해를 줄이고 부프로피온과 바레니클린 외에 추가적인 치료제를 제공한다는 데 의의가 있다”라며, “니코틴을 포함한 다양한 중독 문제를 이해하고 효과적인 치료제 개발에 앞장설 것”이라고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 중견연구자지원사업(2020R1A2C2004610) 및 식품의약품안전처 출연금 연구사업(RS-2024-00332024) 등으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 게재됐다.

□ 논문
○ 제목: Striatal Cholinergic Interneurons Control Physical Nicotine Withdrawal via Muscarinic Receptor Signaling
○ 학술지: Advanced Science
○ 게재일: 2024.11.03.
○ DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202402274
※ 인터뷰 보도 : https://www.advancedsciencenews.com/parkinsons-drug-helps-alleviate-nicotine-withdrawal-symptoms/

□ 저자
○ 김백선 박사후 연구원(제1저자/KIST 뇌질환연구단)
○ 임혜인 책임연구원(교신저자/KIST 뇌질환연구단)

□ 내용 요약

○ 연구배경
세계보건기구(World Health Organization, WHO)에 의하면 전 인구의 22% 이상이 담배를 피운다고 하며, 흡연에 의한 사망자 수는 매년 900만명이 넘는다고 합니다. 흡연자가 금연을 하기 위해서는 담배에 들어있는 니코틴에 의한 금단증상을 막는 방법이 반드시 필요합니다. 본 연구에서는 니코틴 금단에 대한 과정을 규명하고, 나아가 금연 치료제를 발굴하고자 했습니다.
○ 연구내용
흡연 후에는 손떨림 및 활동저하 등의 신체적 금단증상이 일어나서 일상생활에 악영향을 미칩니다. 본 연구에서는 생쥐의 뇌 선조체(striatum) 영역에 존재하는 콜린성 중간뉴런(cholinergic interneuron)을 억제한 결과, 니코틴 금단으로 인한 신체적 금단증상이 감소한다는 사실을 알아냈습니다. 그리고 콜린성 중간뉴런을 억제하면 니코틴에 의한 비정상적인 선조체 신경세포 활성을 막을 수 있으며, 도파민 분비 또한 정상으로 돌아오는 것을 확인했습니다. 마지막으로, 미국 식품의약국(Food and Drug Administration, FDA)에서 이미 승인된 파킨슨병 치료제인 동시에 콜린성 중간뉴런 억제 효과를 모방할 수 있는 약물 프로싸이클리딘(procyclidine)을 생쥐에게 1회만 투여해도, 니코틴 금단증상이 크게 완화되는 것을 발견했습니다.
○ 기대효과
본 연구에서는 니코틴 금단 과정을 규명해서, 금연 치료방법을 확보했습니다. 또한 이미 파킨슨병을 위해 임상적으로 승인된 약물 프로싸이클리딘(procyclidine)이 니코틴 금단증상을 완화시킬 수 있다는 것을 확인했습니다. 이는 임상적으로 안전성이 검증된 약물 프로싸이클리딘의 새로운 효과로 니코틴 금단 치료를 제시해서, 관련 임상시험 기간을 크게 단축시키는 연구라는 데에 의의가 있습니다.

연구결과 문답

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
많은 흡연자들이 금연을 위한 노력을 기울이고 있습니다. 이들에게 도움이 되고자, 금연의 본질인 니코틴 금단에 대해 연구하고 치료방법을 찾고자 했습니다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?
뇌 무스카린성 신호전달(muscarinic signaling)이 니코틴 금단에 의한 행동증상, 뇌신경활동, 그리고 도파민 변화에 관여한다는 것을 확인했습니다. 이 뇌기전을 이용하여, 니코틴 금단을 치료하는 약물로써 FDA 승인 무스카린성 억제제 프로싸이클리딘(procyclidine)을 발견했습니다.

□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?
현재 FDA 승인 약물 프로싸이클리딘을 금연 치료제로 재창출하여 사용하기 위한 해외특허가 등록 직전에 있습니다. 향후 본 기술이 실용화될 경우, 임상에서 프로싸이클리딘을 금연 보조약물로 사용할 수 있을 것입니다. 이 과정에서 프로싸이클리딘은 이미 FDA 승인을 얻었으므로, 임상시험에서 안전성 평가를 바로 뛰어넘을 수 있는 장점이 있습니다.

□ 기대효과와 실용화를 위한 과제는?
금연을 위해 노력하는 흡연자는 많습니다. 현 연구결과는 금연을 도모하고 나아가 사회 건강을 증진시킬 것으로 생각됩니다. 이 연구결과의 실용화를 위해서는 FDA 승인 약물 프로싸이클리딘을 이용한 니코틴 금단 치료법 특허의 기술이전을 모색하고, 무스카린성 신호전달이 니코틴 의존성에 미치는 영향을 더 자세히 밝히는 연구가 필요합니다.

[그림 1] 무스카린성 신호전달 억제는 니코틴 금단 행동 증상을 감소시킴. [사진=한국과학기술연구원]
니코틴 금단은 손 떨림 및 몸 떨림과 같은 행동 증상을 유발함. 선조체 콜린성 중간뉴런을 억제시키거나 무스카린성 억제제 프로싸이클리딘을 투여할 경우, 니코틴 금단에 의한 손 떨림 증상을 감소시킴.

[그림 2] 무스카린성 신호전달 억제는 니코틴 금단에 의한 도파민 분비 감소를 완화시킴. [사진=한국과학기술연구원]
니코틴 금단은 선조체 도파민 분비를 감소시킴. 선조체 콜린성 중간뉴런을 억제시키거나 무스카린성 억제제 프로싸이클리딘을 투여할 경우, 니코틴 금단에 도파민 분비 감소가 일어나지 않음.

[그림 3] 니코틴 금단과 아세틸콜린 신호전달 균형 가설. [사진=한국과학기술연구원]
(왼쪽) 니코틴 금단은 니코틴성 수용체의 활성을 감소시킨다고 알려짐. 이는 즉, 무스카린성 수용체의 활성이 상대적으로 강해져서, 아세틸콜린 신호 전달에 불균형이 일어난다는 것을 시사함(오른쪽) 선조체 콜린성 중간뉴런을 억제시키거나 무스카린성 억제제 프로싸이클리딘을 투여할 경우, 아세틸콜린 분비 감소 또는 무스카린성 수용체 억제가 일어남. 이는 무스카린성 수용체의 활성을 감소시켜서, 아세틸콜린 신호전달의 불균형을 복구시킬 수 있음.

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