파키슨병(Parkinson disease)과 보행 - Parkinson Gait (2)

안녕하세요. Walking 시리즈 입니다. 

 

이번에는 파킨슨 병과 관련된 보행인 Parkinson Gait에 대해 알아보겠습니다.

파킨슨 병에 대해 더 자세히 알아보고 보행에 대해서도 설명해보도록 하겠습니다.

 

[ 파킨슨 병 (Parkinson disease, PD) ]

신경퇴행성질환의 하나로, 중뇌의 흑색질(substantia nigra)이라 불리는 부위의 도파민계 신경이 점점 사멸해가면서 발생하는 질병입니다. 흔히 50~79세 사이에 잘 생기며 드물기는 하지만 어린이나 청소년에게서 발생하기도 합니다. 

파킨슨병은 알츠하이머병 다음으로 흔한 퇴행성 뇌 질환입니다. 60세 이상에서 1%의 유병률을 보입니다. 나이가 들수록 발병률이 증가합니다.

 

https://www.msdmanuals.com/ko/home/%EB%87%8C-%EC%B2%99%EC%88%98-%EC%8B%A0%EA%B2%BD-%EC%9E%A5%EC%95%A0/%EC%9A%B4%EB%8F%99-%EC%9E%A5%EC%95%A0/%ED%8C%8C%ED%82%A8%EC%8A%A8%EB%B3%91-pd

 

흑색질(Substantia nigra, SN)이란?

글자 그대로 해석하면 substance + Nigra로 검은 물질이라고 읽을 수 있습니다.
위의 사진을 보면 약간 짙은 색을 띄고 있는데 이는 멜라린 색소때문에 육안으로 보면 검은색을 보여 흑색질이라고 합니다. 뇌의 중뇌(midbrain)에 위치한 구조로 운동의 조절과 도파민 생성에 중요한 역할을 합니다.

구조적으로는 중뇌에 해당하며, 기능적으로는 기저핵에 포함됩니다. 도파민을 이용해 운동과 행동의 조절을 담당합니다.

기저핵에서의 자세한 내용은 저번 글을 참고하면 되겠습니다.

 

근육의 비정상적 수축으로 일어나는 보행 - 근긴장이상 보행(Dystonic Gait) (2)

우리 뇌에서 도파민 생성 뉴런의 75%이상은 ventral tegmental area와 substantia nigra에 있습니다. 둘다 중뇌에 위치해 있으나 기능과 경로가 다르며 정리해보면 다음과 같습니다.

1) Substantia nigra: 중뇌의 더 뒤쪽(dorsal) / nigostriatal pathway를 통해 선조체(striatum) 연결 / 운동 조절, 파킨슨병 관련

2) ventral tegmental area: 중뇌의 더 안쪽(medial) / 변연계, 측좌핵, 전두엽로 연결 / 보상, 동기, 쾌감, 중독

VTA: ventral tegmental area / SNpc: substantia nigra pars compacta

각각의 경로를 설명한 그림입니다. 특히 이번에 봐야하는 것은 SNpc의 도파민 뉴런이 degeneration, 즉 퇴화, 소멸하면 생기는 파킨슨 병입니다.  

 

파킨슨 병에서 도파민 뉴런이 퇴화하는 이유는?

자세히 적어보겠지만 간단히 설명하면 산화적 스트레스, α-시뉴클레인(alpha synuclein)의 비정상적 축적, 미토콘드리아 기능 장애, 염증, 유전적 요인 등이 있지만 복합적으로 작용합니다. 아직 정확한 원인이 밝혀지지 않았습니다.

 

1) 세포 내 대사와 산화적 스트레스

산화적 스트레스 (Oxidative stress)

• 도파민 뉴런은 도파민을 생성하고 대사하는 과정에서 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)을 많이 생성합니다.
• 활성산소가 축적되면 세포 내 단백질, 지질, DNA를 손상시켜 세포 사멸(apoptosis)을 유발합니다.

미토콘드리아 기능 이상

• 도파민 뉴런은 에너지 요구량이 높아 미토콘드리아 의존성이 큽니다.
• 미토콘드리아의 손상이나 에너지 대사 이상은 뉴런의 생존에 악영향을 미칩니다.
• 특히 Parkin과 PINK1 유전자의 돌연변이는 미토콘드리아의 품질 관리 시스템을 손상시킵니다.

2) α-시뉴클레인 (α-synuclein) 단백질의 비정상적 축적

• 파킨슨병 환자의 뉴런에서는 루이 소체(Lewy bodies)라는 비정상적인 단백질 응집체가 발견됩니다.
• α-시뉴클레인은 정상적으로 신경전달물질의 방출을 돕는 역할을 하지만, 비정상적으로 응집하면 뉴런의 기능을 방해하고 세포 독성을 유발합니다.
• 이러한 응집은 자가포식(autophagy)과 단백질 분해 시스템의 이상과 관련이 있습니다.

<α-시뉴클레인 (α-synuclein)>

신경계에서 주로 발견되는 작은 단백질로, 신경세포의 정상적인 기능에 중요한 역할을 합니다. 그러나 이 단백질은 신경퇴행성 질환, 특히 파킨슨병과 루이소체 치매에서 병리학적으로 축적되는 것으로 잘 알려져 있습니다.

구조가 가변적이고 불안정한 상태(natively unfolded)에서 존재합니다.

α-나선(helical)구조를 형성할 수 있지만, 병리적 상태에서는 β-시트(sheet) 구조로 접혀서 응집 상태를 형성합니다.
특히 시냅스 전 말단(presynaptic terminals)에 많이 존재합니다

[기능]
1) 시냅스 가소성 조절: 신경전달물질의 방출을 돕고, 시냅스 소포의 조립 및 재활용을 조절.
2) 시냅스 소포(Synaptic vesicle) 안정화:시냅스 소포가 세포막과 융합해 신경전달물질을 방출하는 과정을 조절.
3) 신경 세포의 보호: 세포 내 환경에서 스트레스를 조절해 세포 생존을 지원.

[병리적 축적]
루이소체(Lewy bodies)는 파킨슨병과 루이소체 치매 환자의 뇌에서 발견되는 비정상 단백질 응집체로 루이소체의 주요 구성 요소가 α-Synuclein입니다.

또 비정상적으로 축적된 α-Synuclein은 신경세포의 미토콘드리아와 단백질 분해 시스템(예: 유비퀴틴-프로테아좀 경로, 자가포식)을 방해해 세포내 독성을 유발하며 경전달물질 방출 및 시냅스 기능에 문제를 일으키면서, 세포 밖으로 방출된 α-Synuclein이 주변 세포로 전파되어 병리 확산을 촉진해 세포 외 독성도 유발합니다.

3) 유전적 요인

파킨슨병의 대부분은 산발성(sporadic)로 발생하지만, 약 10%는 유전적입니다.

• SNCA (α-synuclein 유전자): α-시뉴클레인의 과발현 또는 변이로 인해 비정상적인 단백질 응집이 발생합니다.
• LRRK2 (Leucine-Rich Repeat Kinase 2): 돌연변이가 뉴런의 세포 독성을 유발할 수 있습니다.
• Parkin, PINK1, DJ-1: 미토콘드리아 기능 및 산화적 스트레스 조절 이상을 일으킴.

4) 신경염증 (Neuroinflammation)

• 활성화된 미세아교세포(microglia)는 염증성 사이토카인(cytokines)을 분비하여 뉴런 손상을 가속화합니다.
• 파킨슨병에서 염증 반응이 지속되면 도파민 뉴런의 추가적인 손실로 이어집니다.

5) 환경적 요인

• 독성 물질 노출: 살충제(예: 로테논, 파라콰트)와 같은 독성 화학물질이 도파민 뉴런에 산화적 스트레스를 유발합니다.
• 금속 축적: 뇌에서 철(Fe) 축적은 활성산소 생성과 연관되어 뉴런 손상을 유발합니다.
• 뇌 외상: 외상이 파킨슨병 발병 위험을 증가시킬 수 있습니다.

6) 연령

• 나이는 가장 큰 위험 요인 중 하나입니다.
• 나이가 들수록 미토콘드리아 기능 저하, 자가포식 감소, 활성산소 축적 등 뉴런의 생존을 위협하는 요인들이 증가합니다.

7) 장-뇌 축 (Gut-Brain Axis)

• 최근 연구에 따르면, 파킨슨병이 장에서 시작되어 뇌로 퍼질 수 있다는 가설이 제시되었습니다.
• 장내 미생물군의 불균형(dysbiosis)이 염증 및 α-시뉴클레인의 비정상적 축적과 관련이 있을 수 있습니다.

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파킨슨 병 증상?

증상은 뇌흑질 치밀부의 도파민계 신경이 60~80% 정도 소실된 후에 명확하게 나타납니다. 

https://www.medicoverhospitals.in/diseases/parkinsons-disease/

파킨슨 병 환자들은 처음 병원에 올 때 몸이 떨리거나 운동의 문제 또는 후각의 저하의 증상을 가집니다.

 

증상을 크게 운동 증상, 비운동 증상으로 나눌 수 있습니다.

운동 증상

떨림(진전) / 경직 / 행동이 느려짐 / 자세 불안정 / 구부정한 자세 / 보행 동결 * 떨림: 규칙적이며, 편한 상태로 앉아있거나 누워있으면 생긴다 = 안정 시 떨림이 보인다(휴식성 떨림) / 작은 물체를 굴리는 것처럼 손목과 손가락이 움직이는 일이 종종 있습니다(=pill rolling tremor) /손을 의도적으로 움직이면 떨림이 줄어들고 수면 중에는 완전히 사라집니다. * 초기에는 근육이 뻣뻣해지는 경직 증상이 나타납니다.  근육이 조이거나 당기는 느낌, 근육 통증이 있을 수 있습니다.   * 단추를 끼우거나 글씨를 쓰는 작업과 같이 미세한 움직임이 점점 둔해집니다. 환자 자신은 모르나 주변에서 인지하는 경우도 많습니다. * 보행동결: 걷기 시작할 때, 걷는 도중, 걷다가 돌 때 발이 땅에서 떨어지지 않아서 발걸음을 옮기지 못합니다. 많은 환자들이 무척 괴로워합니다. 첫발을 떼는 것을 힘들어하며 일단 시작되면 종종 발을 질질 끌면서 짧은 걸음을 내딛고, 팔짱을 끼고 팔을 거의 흔들지 않거나 전혀 흔들지 않습니다. 걷다가 이를 멈추거나 방향을 돌리는 것이 어렵습니다. 어떤 사람은 점차적으로 걸음을 빨리 하여 낙상을 피하기 위해 잰 걸음을 걷습니다. 이러한 증상을 가속 보행이라고 합니다.

비운동 증상

1) 우울, 불안, 무감동, 충동 조절 장애, 환시, 정신증 등의 신경 정신 증상 * 표현을 제어하는 얼굴 근육이 정상적으로 움직일 때만큼 움직이지 않기 때문에 얼굴이 (가면 같이) 표현력이 떨어집니다. 표현이 부족해 주변사람은 우울증으로 오해받거나, 우울증을 간과할 수 있습니다. 2) 인지 기능 저하  * 특히 치매가 있습니다. 질병 후기에 발생하며 사고 능력이 손상되지만 환자들은 이를 인지하지 못할 수 있습니다. 3) 변비, 소변 장애, 성 기능 장애, 후각 이상, 장운동 이상 등의 자율신경계 이상 * 장의 움직임이 적어 장의 내용물이 천천히 움직여 변비가 생길 수 있습니다. 4) 수면 장애(불면증) 5) 배뇨 장애: 요실금, 배뇨 지연이 있을 수 있습니다. 6)통증, 무감각, 피로, 후각 저하 등의 감각 이상 * 후각소실증이 흔하나 환자가 이를 눈치 못챌 수 있습니다.

#1 pill rolling tremor

https://my.clevelandclinic.org/health/diseases/8525-parkinsons-disease-an-overview

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파킨슨 병과 보행

증상에서 shuffling, short stepped gait, 보행동결, 가속 보행 등이 나왔습니다.

1) shuffling gait: 발이 바닥에서 떨어지기 전에 다른 발걸음을 걷는 것으로, 발이 질질 끌린다고 보면 됩니다.

2) short stepped gait: 짧은 걸음이죠. 발을 땅에서 떼기 어려운데 일단 걷기 위해서 걸으면 조금씩 짧게 걷게 됩니다. 움직임이 느리고, 작아집니다. 움직임을 하지 않으려고 하는 경우도 있습니다.

3) 보행동결: 근육이 경직되어 발을 떼는 것 자체가 어려워 보행을 멈추는 경우가 많습니다. 

4) 가속보행: 낙상을 피하기 위해, 그리고 빨리 가려고 걸음을 빨리하는 경우가 있습니다. 이때 잰 걸음을 하게됩니다.

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=7SyTpEdhBLw

를 보시면 의도적인 파킨슨 보행을 볼 수 있는데 잘 알 수 있습니다.

 

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출처

1. https://miamineurosciencecenter.com/en/conditions/parkinsons-disease/#parkinsonism-types

Parkinson's Disease Symptoms, Causes & Parkinsonism | MNC

 

2. Basso, V.; Döbrössy, M.D.; Thompson, L.H.; Kirik, D.; Fuller, H.R.; Gates, M.A. State of the Art in Sub-Phenotyping Midbrain Dopamine Neurons. Biology 2024, 13, 690. https://doi.org/10.3390/biology13090690

 

3. https://www.msdmanuals.com/ko/home/%EB%87%8C-%EC%B2%99%EC%88%98-%EC%8B%A0%EA%B2%BD-%EC%9E%A5%EC%95%A0/%EC%9A%B4%EB%8F%99-%EC%9E%A5%EC%95%A0/%ED%8C%8C%ED%82%A8%EC%8A%A8%EB%B3%91-pd

파킨슨병(PD) - 파킨슨병(PD) - MSD 매뉴얼 - 일반인용

 

4. https://www.amc.seoul.kr/asan/healthinfo/disease/diseaseDetail.do?contentId=31983&tabIndex=0

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