인간 뇌에서 발견된 사실: 눈에 띈 한 가지 금속
연구팀은 Rush 알츠하이머 질환 센터와 협력해, 고령자를 대상으로 한 정교한 코호트에서 채취한 인간 뇌 조직의 금속 함량을 분석했다. 정상 인지, 경도인지장애(MCI), 알츠하이머병을 가진 사람들의 뇌를 비교한 결과, 리튬만이 MCI 환자 뇌에서 현저히 감소한 것으로 나타났다. 이는 리튬 손실이 말기 질환의 단순 결과가 아니라, 주요 증상이 나타나기 전 초기 단계에서 이미 일어날 수 있음을 시사한다.
아밀로이드는 리튬을 가둔다
전형적인 알츠하이머 병에서는 상황이 더욱 악화된다. 연구진은 아밀로이드‑베타 플라크가 리튬을 격리해 뇌 조직에 남아 있는 양을 더욱 줄인다는 사실을 발견했다. 이렇게 되면 악순환이 발생한다: 뇌 속 리튬이 감소하면 아밀로이드가 더 많이 형성되고, 늘어난 아밀로이드가 다시 리튬을 잡아두어 뇌 내 리튬 농도가 점점 낮아지는 것이다.
다만, 이는 인간 사후 검체에서 관찰된 상관관계일 뿐이며, 리튬 감소가 직접적인 원인이라고 증명할 수는 없다. 그래서 마우스 실험이 중요한 것이다.
마우스에서 진행된 리튬 결핍 실험
인과관계를 확인하기 위해 연구진은 정상 마우스와 알츠하이머 마우스 모델 모두에 식이 리튬을 감소시켰다. 피질 내 리튬 양은 약 50% 정도 감소했고, 그 결과는 다음과 같이 다양했다:
- 아밀로이드‑베타 침착 증가
- 인산화 타우 증가 – 이는 타우 엉킴 병리의 대표적인 지표
- 염증성 미세아교세포 활성화 – 뇌 면역세포가 손상성 상태로 전환
- 시냅스·축삭·수초 손실 – 신경 회로의 연결과 절연이 약화
- 인지 저하 가속화
싱글‑넥클러 RNA 시퀀싱 결과, 리튬 결핍이 여러 뇌 세포 유형의 유전자 발현을 변화시켰으며, 이 변화는 인간 알츠하이머 병에서 관찰되는 전사체 변화와 상당히 일치했다. 즉, 마우스는 몇몇 표지자만이 아니라 전반적으로 알츠하이머‑유사 상태로 전이되고 있었다.
특히 야생형(와일드‑타입) 마우스에서도 동일한 현상이 나타났다는 점이 주목할 만하다. 이는 아밀로이드 병리를 갖도록 설계된 마우스가 아니더라도, 리튬 부족만으로 알츠하이머와 유사한 병리 진행이 일어날 수 있음을 의미한다.
핵심 화합물: 리튬 오로테이트
그 다음 연구팀은 보충 실험을 진행했다. 저용량 리튬 오로테이트를 알츠하이머 마우스 모델과 노령 야생형 마우스에 투여했을 때, 병리적 변화와 기억력 손실이 모두 예방되었다. 투여량은 정신과에서 흔히 사용하는 리튬 카보네이트보다 훨씬 낮은 마이크로‑용량이다.
이 부분이 온라인에서 가장 큰 관심을 끈 동시에, 가장 조심해야 할 점이다. 왜냐하면 보충제 효과는 아직 마우스 실험에만 한정되어 있기 때문이다.
왜 ‘오로테이트’인가? – 아밀로이드와의 결합 회피
아밀로이드가 리튬을 가둔다면, 일반적인 리튬 염을 고용량 투여해도 플라크에 빨려 들어가 뇌에 도달하지 못할 수 있다. 연구팀은 리튬 오로테이트가 다른 리튬 염에 비해 아밀로이드와의 결합이 적다는 것을 확인했다. 즉, 함정에 덜 잡히고 더 많이 생체이용 가능한 형태라는 의미다.
이러한 특성 때문에 논문은 “아밀로이드를 회피하는 염”을 이용한 리튬 보충이 예방·치료 전략이 될 가능성을 제시한다. 중요한 점은 리튬 자체보다 화합물의 화학적 특성이 핵심이라는 것이다.
작용 메커니즘: GSK3‑β 억제
리튬 결핍 효과는 최소한 부분적으로 GSK3‑β(글리코겐 합성효소 키나제 3β) 활성이 증가함에 의해 매개된다. 리튬은 이 효소를 억제하는데, GSK3‑β는 타우 인산화, 아밀로이드 처리, 염증 등에 깊이 관여한다. 따라서 뇌 내 리튬 농도가 낮아지면 GSK3‑β 활성이 상승하고, 그 결과 인산화 타우와 신경염증이 증가한다.
"적어도 부분적으로"라는 표현이 중요한데, 이는 다른 경로도 관여하고 전체 메커니즘이 아직 완전히 규명되지 않았음을 의미한다.
이 연구가 보여주지 못하는 것
솔직히 말하자면:
- 리튬 오로테이트를 이용한 알츠하이머 예방·치료 임상시험은 아직 진행되지 않았다.
- 마우스 결과가 인간에게 그대로 적용되는 경우는 드물다. 알츠하이머 분야는 동물 실험에서 유망했지만 임상에서는 좌절된 사례가 다수 존재한다.
- 인간 뇌 데이터는 사후 조직을 분석한 것이며, 인과관계를 증명할 수는 없다.
- 약물용량의 리튬은 치료 창이 좁고, 장기 복용 시 신장·갑상선 부작용 및 약물 상호작용 위험이 있다.
따라서 이 논문이 보충제 복용을 권장한다는 의미는 아니다.
보충제에 관한 실질적인 질문
저용량 리튬 오로테이트 제품은 일반 의약품처럼 판매되며, 1~5 mg 정도의 원소 리튬을 한 번에 제공한다. 논문 발표 이후 관심이 급증했지만, 보충제 시장은 연구실에서 엄격히 통제한 마우스 프로토콜과는 차이가 있다. 제품의 함량·품질도 천차만별이다.
리튬(특히 미세용량)을 고려하는 사람은 반드시 의사와 상담해야 한다. 다음 사항을 반드시 언급하라:
- 신장 기능 – 리튬은 신장을 통해 배설되므로, 기저 상태와 정기적인 모니터링이 필요하다.
- 갑상선 기능 – 리튬이 갑상선 호르몬 조절에 영향을 줄 수 있다.
- 약물 상호작용 – NSAIDs, ACE 억제제, ARB, 이뇨제 등은 리튬 혈중 농도를 높일 수 있다.
- 수분·전해질 상태 – 탈수나 나트륨 변화가 리튬 농도에 큰 영향을 미친다.
마우스 연구만으로 스스로 처방하거나 복용량을 정해서는 안 된다. 이 글은 복용량을 권장하지 않는다.
실용적인 시사점
누가 가장 관심을 가져야 할까? 알츠하이머 가족력이 있거나 초기 단계 질환을 담당하고 있는 임상의들이다. 현재 그들이 할 수 있는 최선은 전문의와 상의하고, 보충제를 바로 구매하지 않는 것이다.
지켜볼 점은 다음과 같다:
- MCI 혹은 위험군을 대상으로 한, 아밀로이드를 회피하는 리튬 제제의 인간 임상시험 진행 여부
- 독립 코호트에서 뇌‑리튬 연관성을 재현하고, 혈액 등으로 뇌 리튬을 추적할 수 있는 바이오마커 개발
식이로 섭취하는 리튬도 고려해볼 수 있다. 리튬은 일부 식수와 곡물·채소에 자연스럽게 존재하지만, 토양과 지역에 따라 함량 차이가 크다. 연구자들은 리튬 함량이 높은 지역에서 치매 발병률이 낮은 경향을 관찰했지만, 인과관계를 확정짓지는 못했다. 다양한 식단과 물을 섭취하는 것이 치료를 대체하진 않지만, 대부분 사람에게 안전한 리튬 섭취 방법이다.
결론
Nature 논문은 알츠하이머를 “필수 미량 원소가 부족해지는 질병”이라는 새로운 관점으로 제시한다. 아밀로이드가 리튬을 가두는 역할을 할 수도 있다는 점도 함께 제시한다. 마우스에서 리튬 오로테이트가 손상을 막은 결과는 주목할 만하지만, 저자들은 이해관계가 없다고 밝히고 있다.
그러나 유망한 마우스 결과와 인간 치료제 사이에는 아직 긴 여정이 남아 있다. 임상시험이 진행될 때까지는 흥미로운 가설로 받아들이고, 보충제 복용보다는 반드시 의료 전문가와의 상담을 최우선으로 삼아야 한다.
