Plasma proteomic evidence for increased β-amyloid pathology after SARS-CoV-2 infection (2025)

https://doi.org/10.1038/s41591-024-03426-4

 

해당 논문은 SARS-CoV-2 감염이 알츠하이머병(AD)과 연관된 뇌 병리학적 변화를 유발할 수 있는지 알아보기 위해 수행된 연구이다. 이전 연구들은 바이러스 감염이 치매 위험을 증가시킬 가능성을 제기했지만, 코로나19 감염이 실제로 베타-아밀로이드(Beta-amyloid, Aβ) 병리에 영향을 미치는지에 대한 명확한 증거는 부족했다. 연구진은 영국 바이오뱅크(UK Biobank)의 혈장 바이오마커 데이터를 활용하여 감염 전후의 알츠하이머병 관련 바이오마커 변화를 분석했다.

 

연구 방법

1. 연구 설계

• 연구진은 영국 바이오뱅크(UK Biobank)의 데이터를 이용하여 코로나19 감염 전후 혈장 단백질 변화를 비교 분석하였다.
• 연구 대상자는 총 1,252명, 이 중 626명은 SARS-CoV-2 감염을 경험한 실험군, 나머지 626명은 비감염 대조군으로 설정되었다.
• 연구진은 감염 전후 혈액 샘플을 채취하여 알츠하이머병 관련 주요 바이오마커의 농도 변화를 분석하였다.
• 혈장 바이오마커뿐만 아니라 뇌 영상 데이터(MRI), 인지 기능 테스트, 건강 평가 데이터를 함께 분석하여 신경퇴행성 변화의 패턴을 추적하였다.

2. 연구 대상 및 데이터 수집

• 연구 참가자들은 코로나19 감염 이전과 이후에 영국 바이오뱅크에서 혈장 단백질 검사를 받았다.
• 연구 대상자는 46세~80세로, 평균 나이는 감염 전 60.2세, 감염 후 63.4세였다.
• 참가자 중 20명은 코로나19로 인해 병원에 입원했으며, 일부는 기저질환(고혈압, 당뇨 등)을 가지고 있었다.
• 감염 여부는 PCR 검사, 항체 검사, 의료 기록을 통해 확인되었으며, 감염자와 비감염자는 연령, 성별, 인종, 건강 상태 등을 고려하여 개별 매칭되었다.

3. 분석된 주요 바이오마커

• 연구진은 혈장에서 알츠하이머병과 관련된 단백질 5가지의 변화를 측정하였다.
  • Aβ42 (베타-아밀로이드 42): 알츠하이머병 환자에서 감소하는 대표적인 단백질
  • Aβ40 (베타-아밀로이드 40): Aβ42와 함께 축적되지만, 상대적으로 덜 유해한 형태
  • Aβ42:Aβ40 비율: Aβ42 감소율을 반영하는 중요한 바이오마커
  • pTau-181 (인산화 타우-181): 신경섬유 엉킴과 관련된 단백질로, 알츠하이머병 진행과 밀접한 관계가 있음
  • GFAP (교세포 섬유성 산성 단백질): 뇌세포 손상과 염증을 반영하는 지표
  • NfL (신경 필라멘트 경쇄): 신경 손상의 정도를 나타내는 지표

 

연구 결과

1. SARS-CoV-2 감염 후 Aβ42:Aβ40 비율 감소

• Aβ42:Aβ40 비율은 알츠하이머병의 조기 지표로 사용되며, 비율이 감소할수록 병리적 위험이 높아진다.

• 연구 결과, 코로나19 감염자는 비감염자보다 Aβ42:Aβ40 비율이 평균 2% 감소하였다.
• 이 감소율은 4년의 자연적 노화로 인한 변화와 유사한 수준으로 평가되었다.
• 입원 치료를 받은 감염자는 비율이 5.5% 감소하여, 입원이 필요하지 않았던 감염자(2% 감소)보다 더 큰 변화를 보였다.
• 고혈압이 있는 감염자는 Aβ42:Aβ40 비율이 더 낮았으며, 이는 기저질환이 있는 사람이 더 큰 신경퇴행성 변화를 겪을 가능성이 높음을 시사한다.

2. 감염 후 pTau-181 증가

• pTau-181 수치 증가는 알츠하이머병의 신경 손상 진행을 반영하는 중요한 지표이다.

• 연구 결과, 감염자에서 pTau-181 수치가 증가하였으며, 고령자일수록 변화 폭이 더 컸다.
• 고혈압을 앓고 있던 감염자는 pTau-181 증가율이 더 높았으며, 이는 고혈압과 신경퇴행 간의 연관성을 보여준다.

3. SARS-CoV-2 감염과 인지 기능 저하 연관성

• 감염자는 비감염자보다 인지 기능 테스트 점수가 평균 1.99% 감소하였다.

• 이는 약 2년의 노화 효과와 비슷한 수준이었다.
• Aβ42 수치 감소와 pTau-181 증가가 인지 기능 저하와 밀접한 연관이 있는 것으로 나타났다.
• 특히 연령이 많을수록 인지 기능 감소 폭이 더 컸으며, 이는 노화와 감염이 함께 작용했을 가능성을 시사한다.

4. MRI 분석을 통한 뇌 구조 변화 확인

• 감염자와 비감염자의 뇌 MRI 데이터를 비교한 결과, 코로나19 감염자는 알츠하이머병과 유사한 뇌 구조 변화를 보였다.

• 특히 뇌의 회백질(Gray Matter) 감소, 해마 위축 등이 나타났다.
• 이러한 변화는 pTau-181 수치 증가와 밀접하게 연결되어 있었으며, 이는 감염 후 신경퇴행이 가속화될 가능성을 시사한다.

5. 코로나19 감염 후 전반적인 건강 평가 악화

• 연구 참가자들은 감염 전후 자신의 건강 상태를 평가했으며, 감염자는 건강 평가 점수가 평균 2.39% 감소하는 경향을 보였다.

• 전반적인 건강 저하가 인지 기능 감소 및 신경퇴행과 연결될 가능성이 있다.

 

 

SARS-CoV-2 감염 후 혈장 단백질 변화: 연령에 따른 경향

1. Aβ40 (베타-아밀로이드 40) 변화

• 감염자와 비감염자 모두 연령이 증가할수록 Aβ40 수치가 감소하는 경향을 보였다.

• 그러나 감염자는 비감염자보다 Aβ40 감소 속도가 더 빨랐다.
• 이는 SARS-CoV-2 감염이 노화로 인해 자연적으로 발생하는 아밀로이드 변화 과정을 가속화할 수 있음을 시사한다.

2. Aβ42 (베타-아밀로이드 42) 변화

• Aβ42 역시 연령이 증가할수록 감소하는 경향을 보였으며, 감염자는 비감염자보다 더 급격한 감소를 나타냈다.

• 특히 70세 이상 고령층에서 감염자의 Aβ42 감소 폭이 훨씬 커지는 현상이 관찰되었다.
• Aβ42 감소는 알츠하이머병의 주요 특징 중 하나이며, 감염 후 신경퇴행이 가속화될 가능성을 시사한다.

3. Aβ42:Aβ40 비율 변화

• 감염자의 Aβ42:Aβ40 비율이 연령이 증가할수록 크게 감소하는 경향을 보였다.

• 50대에서는 두 그룹 간 차이가 크지 않았지만, 60대 이후부터 감염자의 Aβ42:Aβ40 비율이 비감염자보다 급격히 낮아지는 것이 확인되었다.
• 이는 감염 후 알츠하이머병과 유사한 병리적 변화가 고령층에서 더욱 두드러지게 나타날 수 있음을 의미한다.

4. pTau-181 (인산화 타우-181) 변화

• 감염자의 pTau-181 수치는 연령 증가와 함께 뚜렷하게 증가하는 경향을 보였다.

• 특히 70세 이상에서는 감염자의 pTau-181 증가 폭이 비감염자보다 훨씬 컸다.
• pTau-181 증가는 알츠하이머병 진행과 관련이 있으며, 감염 후 뇌 내 타우 병리 변화가 심화될 가능성이 있음을 시사한다.

5. 핵심 요약

• SARS-CoV-2 감염 후 Aβ42 감소, Aβ42:Aβ40 비율 감소, pTau-181 증가가 연령이 많을수록 더 심화되었다.
• 특히 70세 이상에서는 감염자와 비감염자의 단백질 변화 패턴이 뚜렷하게 차이가 났으며, 이는 고령층에서 코로나19 감염이 신경퇴행을 가속화할 가능성을 시사한다.
• 연구 결과는 SARS-CoV-2 감염이 노화에 따른 뇌 병리 변화 과정을 촉진할 수 있으며, 감염 후 장기적인 뇌 건강 관리가 필요함을 강조하고 있다.

 

연구 결론

연구 결과에 따르면, 코로나19 감염 후 알츠하이머병의 주요 특징인 베타-아밀로이드 감소 및 pTau-181 증가가 확인되었으며, 이러한 변화는 고령층에서 더욱 뚜렷하게 나타났다. 감염자들은 비감염자보다 인지 기능이 저하되는 경향을 보였으며, 뇌 MRI 분석에서도 알츠하이머병과 유사한 뇌 구조 변화가 발견되었다. 이 연구는 코로나19 감염이 노화와 신경퇴행 과정을 촉진할 수 있음을 시사하며, 향후 코로나19 감염 후 뇌 건강 관리의 필요성을 강조한다.