경미한 코로나19 감염조차 뇌에 데미지를 주어 축소시킨다는 연구결과

코로나19(COVID-19)는 기침이나 호흡 곤란, 발열, 몸의 통증과 같은 증상 이외에 후각장애나 인지능력의 저하 등 뇌와 신경계에 관련된 증상도 있는 것으로 알려져 있습니다. 새롭게 과학지 Nature에 게재된 논문에서는 COVID-19의 발병 전과 발병 후의 뇌 스캔영상을 비교한 결과에서 경미한 COVID-19 감염이 뇌에 데미지를 주어 회백질을 축소시키는 것으로 나타났습니다.

SARS-CoV-2 is associated with changes in brain structure in UK Biobank | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04569-5

EXPERT REACTION: “Significant” brain changes documented after mild COVID-19 - Scimex
https://www.scimex.org/newsfeed/significant-harmful-changes-to-the-brain-after-mild-covid-19

EXPERT REACTION: “Significant” brain changes documented after mild COVID-19

Even 'Mild' COVID Is Linked to Significant Brain Changes, Large Study Reveals
https://www.sciencealert.com/significant-brain-changes-seen-even-in-people-with-mild-covid-19-huge-study-reveals

Even 'Mild' COVID Is Linked to Significant Brain Changes, Large Study Reveals

COVID-19가 후각장애와 인지능력의 저하 등의 증상을 일으킨다는 사실은 이전부터 지적되어 왔습니다. COVID-19가 인지기능에 미치는 영향을 조사한 연구에서는 인공호흡기를 장착할 정도로 중증의 COVID-19를 앓은 사람은 뇌졸중을 앓은 사람보다 인지능력이 떨어졌다는 결과가 보고되었습니다.

Cognitive deficits in people who have recovered from COVID-19 - EClinicalMedicine
https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2021.101044

Large study finds COVID-19 is linked to a substantial drop in intelligence
https://www.psypost.org/2021/07/large-study-finds-covid-19-is-linked-to-a-substantial-drop-in-intelligence-61577

Large study finds COVID-19 is linked to a substantial deficit in intelligence

그러나 COVID-19가 뇌 관련 이상을 일으키는 것은 이전부터 시사되었지만 많은 연구는 중증환자에 초점을 맞추고 있었으며 뇌의 MRI 이미지는 감염 후 데이터로 제한적이었다는 것. 그래서 옥스포드대학의 신경과학자인 Gwenaëlle Douaud 씨 연구팀은 COVID-19가 뇌에 미치는 영향을 발병 전후로 비교하기 위해 영국의 중장년과 노년층의 건강상태를 장기적으로 추적하는 UK바이오뱅크에 등록된 'COVID-19의 감염 전과 감염 후에 촬영된 뇌의 MRI 화상' 데이터를 분석했습니다.

연구팀이 분석한 뇌의 MRI 영상은 총 785명의 피실험자를 2회로 나누어 스캔한 것으로 1회째와 2회째의 스캔의 평균 간격은 38개월이었고 평균연령은 51세~81세이었으며 그 중 401명은 2회째의 MRI 스캔 전인 2020년 3월~2021년 4월 사이에 COVID-19를 발병해 15명(약 4%)이 입원할 정도로 중증이었다고 합니다. 한편 384명의 피실험자는 2회째의 스캔 전에 COVID-19를 발병하지 않았지만 연령·성별·생활 습관·기왕력이라는 점에서 COVID-19를 발병한 401명과 유사한 대조그룹으로 선택되었습니다. 덧붙여 COVID-19를 발병한 피실험자의 2회째 스캔은 발병으로부터 평균 141일(약 4.5개월) 후에 이루어졌다고 합니다.

COVID-19의 발병 전과 발병 후 및 발병자와 유사한 요소를 가진 비발병자에 대한 뇌 MRI 이미지를 분석하여 COVID-19의 발병 전에 존재하는 뇌에 대한 손상을 제외하면 뇌에 대한 COVID-19의 영향을 더 정확하게 알 수 있습니다. 뉴욕대학교 그로스만 의학부의 제니퍼 프론테라 교수는 “UK바이오뱅크의 정말 강력한 점은 감염 전과 감염 후의 이미지가 있다는 것”이라고 말합니다.

연구팀이 뇌의 MRI 영상을 분석한 결과를 살펴보면 COVID-19를 발병한 사람은 대뇌피질의 특정 영역에서 회백질의 감소가 확인되었습니다. 구체적으로는 의사결정에 중요한 역할을 하는 안와전두피질이나 이벤트에 관한 후각과 기억에 있어서 중요한 해마방회에서 특히 현저한 회백질의 감소가 있었고 후각이나 기억에 관련된 이상피질, 후각결절, 전후핵과 같은 영역에서도 조직손상이 보였다고 연구팀은 보고했습니다.

일반적으로 회백질은 COVID-19 등의 질병에 걸리지 않아도 노화와 함께 감소해 나가는 것으로 알려져 있지만 COVID-19에 감염된 사람들은 특정 영역에서 0.7% 정도 회백질이 감소했고 통상의 감소량인 0.2%보다 현저하게 많았다는 것. 멜버른대학의 치매연구자인 Ashley Bush 씨는 이번 연구결과에 대해 "COVID-19 감염 전후의 뇌 스캔 이미지를 이용한 이 뛰어난 연구는 비록 경증의 경우에도 뇌가 COVID-19에 의해 손상을 입는다는 것을 밝혀냈습니다. 뇌는 약간의 질량을 잃었고 알츠하이머병이나 파킨슨병에서 변화가 보이는 영역에서 축소가 일어났다"고 설명했습니다.

또 UK 바이오뱅크의 참가자는 각각의 스캔시에 인지기능 테스트도 받았는데 인지기능에 관련된 소뇌의 회백질 감소가 보인 COVID-19 발병자는 발병 전보다 미묘하게 인지기능이 떨어젔다는 사실도 알게 되었다고 합니다.

연구팀은 뇌의 변화가 COVID-19로 인한 것임을 확인하기 위해 COVID-19와는 관계없는 폐렴을 앓은 11명의 피실험자에 대해서도 제어분석을 실시해 폐렴환자는 COVID-19 환자에서 확인된 뇌의 영향이 없었다고 밝혀냈습니다.

이번 연구에 포함된 중증환자는 불과 15명으로 이 15명을 제외한 경증환자에서도 뇌에서 데미지가 확인되었습니다. 커틴대학의 신경과학자인 Sarah Hellewell 씨는 “연구팀은 평균 5개월 전에 가벼운 COVID-19를 발병한 사람은 행동이나 감정과 관련된 부위나 코와 밀접하게 관련된 부위 등 여러 중요한 뇌영역에서 조직이 축소하고 있음을 밝혀냈다”고 평가했습니다.

이번 연구의 한계는 경증의 피실험자가 얼마나 증상을 경험했는지는 정확히 알 수 없고 실제로 후각장애를 경험했는지 산소농도의 저하가 있었는지를 알 수 없고 피실험자가 COVID-19를 발병한 기간이 2020년 3월~2021년 4월이기 때문에 델타나 오미크론 변이의 뇌에 대한 영향이 다를 가능성도 있다고 합니다.

연구팀은 COVID-19가 뇌에 영향을 미치는 메카니즘으로 '뇌내의 후내야에 코로나19 바이러스가 감염되어 변화를 일으킨다'거나 '코로나바이러스가 초래하는 신경계의 염증이 간접적으로 뇌의 변화를 일으킨다', '후각장애로 인해 감각자극의 입력상실이 관련이 있는 뇌 조직을 축소시킨다'라는 3가지의 가설을 제시했습니다.

이번 연구에서는 COVID-19로 인한 뇌 손상이 노화로 인한 변화를 가속하여 평소보다 빨리 인지기능의 저하를 일으킬 가능성이 시사되었습니다. 그러나 COVID-19로 인한 뇌의 구조적 변화는 시간이 지남에 따라 완화되어 인지기능의 저하가 해소된다는 시나리오도 제시되는 등 일상생활에 대한 영향이나 저하된 인지기능의 회복 여부는 알 수 없습니다. 텍사스· A&M대학의 신경과학자인 Jessica Bernard 준교수는 과학계 미디어 Live Science와의 인터뷰에서 COVID-19로 인한 장기적인 뇌에 대한 영향을 판단하는 것은 시기상조라고 지적했습니다.