글림프 시스템, 잠자는 동안 뇌의 노폐물이 빠져나가는 길

림프관 없는 뇌의 문제

세포는 일하면서 쓰고 남은 물질을 내놓습니다. 대부분의 장기에서는 혈관에서 새어 나온 액체와 단백질 같은 큰 분자를 림프관이 거둬 림프절로 보냅니다. 하지만 뇌 조직 안에는 이런 림프관이 없습니다. 그래서 오랫동안 뇌의 노폐물은 주로 천천히 퍼져 나가거나 혈관 벽을 통해 걸러진다고 여겨졌습니다.

뇌와 척수는 뇌척수액이라는 맑은 액체에 잠겨 있습니다. 뇌척수액은 충격을 받아 주고 뇌를 떠받치는 역할로 잘 알려져 있었는데, 2010년대 들어 이 액체가 뇌 조직 안쪽까지 드나들며 청소에 관여한다는 연구가 나오기 시작했습니다. 뇌의 구조는 뇌 페이지에서 볼 수 있습니다.

뇌척수액이 뇌 사이를 지나가는 길

2012년 미국 로체스터대 연구진은 살아 있는 쥐의 뇌를 이광자 현미경으로 관찰했습니다. 뇌 표면의 뇌척수액에 형광 물질을 넣자, 이 물질은 뇌 속으로 파고드는 동맥을 둘러싼 좁은 틈(혈관 주위 공간)을 따라 뇌 조직 안으로 들어갔고, 세포 사이를 지난 뒤 정맥 주변의 틈을 따라 빠져나갔습니다.

이 흐름에는 별세포(astrocyte)라는 뇌 지지 세포가 관여했습니다. 별세포는 혈관을 발처럼 감싸고 있고, 그 끝에 아쿠아포린-4(AQP4)라는 물 통로 단백질이 몰려 있습니다. 이 단백질이 없는 쥐에서는 뇌척수액 유입이 느려지고 사이질 용질의 제거가 약 70% 줄었습니다. 연구진은 별세포(glia)와 림프(lymphatic)를 합쳐 이 경로를 ‘글림프 시스템’이라고 불렀습니다.

잠과 청소

이듬해인 2013년, 같은 연구진은 잠과 이 흐름의 관계를 보고했습니다. 쥐가 자연스럽게 잠들거나 마취된 동안 뇌 세포 사이 공간이 깨어 있을 때보다 약 60% 넓어졌고, 뇌척수액과 사이질액의 교환이 크게 늘었습니다. 알츠하이머병과 관련해 연구되는 단백질인 베타아밀로이드도 잠든 동안 더 빨리 제거됐습니다. 연구진은 잠의 회복 기능 중 하나가 깨어 있는 동안 쌓인 노폐물을 치우는 일일 수 있다고 해석했습니다.

사람에게서도 관련된 관찰이 있습니다. 2019년 빠른 뇌 영상 연구에서는 비렘(non-REM) 수면 중에 느린 뇌파가 지나간 뒤 혈류가 출렁이고, 이어서 뇌척수액이 큰 물결처럼 드나드는 패턴이 확인됐습니다. 다만 이 연구는 뇌척수액의 흐름을 본 것이지, 노폐물이 얼마나 치워졌는지를 잰 것은 아닙니다.

뇌 밖으로 나가는 길: 수막 림프관과 코 뒤 림프망

뇌 조직을 빠져나온 액체는 결국 몸의 림프계로 넘어가야 합니다. 2015년 미국 버지니아대 연구진은 뇌를 감싼 가장 바깥 막(경막)의 큰 정맥동을 따라 진짜 림프관이 있다는 것을 쥐에서 확인했습니다. 이 수막 림프관은 뇌척수액의 액체와 면역세포를 실어 목 깊은 곳의 림프절(심부 경부 림프절)로 보냈습니다.

2024년에는 한국 기초과학연구원(IBS) 연구진이 코 안쪽 뒤편, 비인두 점막에 촘촘히 퍼진 림프관 그물(비인두 림프망)이 뇌척수액이 빠져나가는 주요 길목이라는 결과를 Nature에 발표했습니다. 쥐에서 이 림프망과 이어진 안쪽 목 림프관을 묶었을 때와 바깥쪽 경로를 묶었을 때를 비교하면, 안쪽 경로로 빠지는 뇌척수액이 평균 180% 더 많았습니다.

이 림프망은 나이에 따라 달라졌습니다. 늙은 쥐에서는 림프망이 작아지고 판막 수가 줄었으며, 주입한 추적 물질이 30분 뒤 심부 경부 림프절에 도달한 양이 젊은 쥐보다 59% 적었습니다. 반면 그 아래쪽 목 림프관의 구조와 기능은 비슷하게 유지됐습니다. 모두 쥐에서 얻은 수치이므로 사람에게 그대로 옮길 수는 없습니다.

아직 모르는 것

• 대부분의 핵심 결과는 쥐 실험에서 나왔습니다. 사람의 뇌에서 노폐물이 실제로 얼마나, 어떤 경로로 치워지는지는 직접 재기 어렵습니다.
• 글림프 시스템 자체에 대한 논쟁도 있습니다. 2024년 영국 임페리얼칼리지 연구진은 쥐에서 형광 물질의 뇌 내 이동이 수면·각성·마취와 무관했고, 뇌 청소가 오히려 수면과 마취 중에 줄었다고 보고했습니다. 측정 방법에 따라 결과가 갈리는 만큼 아직 결론이 난 문제가 아닙니다.
• 노폐물 배출이 떨어지는 것이 알츠하이머병 같은 퇴행성 뇌질환의 원인 중 하나라는 생각은 연구자들이 검증하고 있는 가설입니다. 원인인지, 결과인지, 함께 나타나는 현상인지는 아직 밝혀지지 않았습니다.
• 따라서 ‘뇌를 해독한다’거나 ‘뇌 청소를 돕는다’고 내세우는 제품이나 방법은 이 연구를 근거로 삼기 어렵습니다.

잠과 기억력 문제가 있을 때

이 연구들이 사람에게 어떤 의미인지는 아직 정리되는 중이지만, 잠이 뇌 건강과 깊이 얽혀 있다는 점은 분명합니다. 다음과 같은 경우에는 혼자 판단하지 말고 진료를 받아 보시기 바랍니다.

• 잠을 이루지 못하거나 자주 깨는 일이 몇 주 넘게 이어질 때
• 심하게 코를 골거나, 자는 동안 숨이 멈춘다는 말을 들었을 때
• 깜빡하는 정도를 넘어 길을 잃거나 같은 질문을 되풀이하는 등 기억력 변화가 일상에 지장을 줄 때