신종 코로나 바이러스 감염증(COVID-19)은 기침이나 호흡곤란, 발열, 몸의 통증과 같은 증상 외에, 후각 장애나 인지 능력의 저하와 같은 뇌 또는 신경계에 관한 증상도 있는 것으로 알려져 있다.
새롭게 과학 잡지 Nature에 게재된 논문에서는, COVID-19의 발병전과 발병 후의 뇌 스캔 이미지를 비교한 결과, "경도의 COVID-19조차 뇌에 손상을 주고 회백질을 축소시킨다"라는 것이 나타났다.
COVID-19가 후각 장애나 인지 능력의 저하라고 하는 증상을 일으키는 것은 이전부터 지적되어 오고 있고, COVID-19가 인지 기능에 미치는 영향을 조사한 연구에서는, "인공 호흡기를 장착할 만큼 중증의 COVID-19를 앓은 사람은, 뇌졸중을 앓은 사람보다 인지 능력이 저하하고 있었다"라는 결과가 보고되고 있다.
그러나, COVID-19가 뇌 관련 이상을 일으킨다는 것은 이전부터 시사돼 왔지만, 많은 연구는 중증 환자에게 초점을 맞추고 있으며, 뇌 MRI 영상도 감염 후 데이터에 국한돼 있다는 것. 그래서, 옥스퍼드 대학의 신경 과학자인 Gwenaelle Douaud 씨 등의 연구팀은, COVID-19가 뇌에 미치는 영향을 발증의 전후에 비교하기 위해, 영국의 중고년의 건강 상태를 장기적으로 추적하는 UK바이오뱅크에 등록된 "COVID-19의 감염전과 감염후에 촬영된 뇌의 MRI 화상"의 데이터를 분석했다.
연구팀이 분석 한 뇌 MRI 이미지는, 총 785명의 피험자 중 2회에 걸쳐 스캔된 것으로, 1차와 2차 스캔의 평균 간격은 38개월이었다. 785명의 평균 연령은 51세~81세이며, 이중 401명은 2차 MRI 스캔 전인 2020년 3월 ~ 2021년 4월 사이에 COVID-19가 발병해 15명(약 4%(이 입원할 정도로 중증이었다는 것.
한편, 384명의 피험자는 2회째의 스캔전에 COVID-19가 발병하지 않았지만, 연령, 성별, 생활 습관, 기왕력이라고 하는 점에서, COVID-19를 발병한 401명과 유사한 대조군으로서 선택되었다. COVID-19를 발병한 피험자의 두 번째 스캔은 발병 후 평균 11일(약 4.5개월)후에 진행되었다고 한다.
COVID-19 발병 전과 발병 후, 그리고 발병자와 유사한 요소를 가진 비발증자에 대한 뇌 MRI 이미지를 분석함으로써, COVID-19 발병 전에 존재했던 뇌에 대한 손상을 제외하고 뇌에 대한 COVID-19의 영향을 보다 정확하게 알 수 있었다.
Jennifer Frontera 뉴욕대 의대 교수는 "UK 바이오뱅크의 진짜 강력한 점은, 감염 전과 감염 후의 이미지가 있다"고 언급.
연구팀이 뇌 MRI 이미지를 분석한 결과, COVID-19 발병자에서는 대뇌피질의 특정 영역에서 회백질의 감소가 확인되었다. 구체적으로는 의사 결정에 중요한 역할을 하는 안와 전두피질이나 이벤트에 관한 후각과 기억에서 중요한 해마방회에서 특히 현저한 회백질 감소가 있었던 것 외에, 후각이나 기억과 관련된 이상피질, 후결절, 전후핵 등의 영역에서도 조직 손상이 나타났다고 연구팀은 보고하고 있다.
일반적으로, 회백질은 COVID-19 등의 병에 걸리지 않아도 나이가 들면서 감소하는 것으로 알려져 있는데, COVID-19에 감염된 사람들은 특정 영역에서 0.7%정도 회백질이 감소하고 있고, 통상적인 감소량인 0.2%보다 현저히 많았다는 것. 멜버른 대학의 치매 연구자인 Ashley Bush 씨는, 이번 연구 결과로, "COVID-19 감염 전후의 뇌 스캔 화상을 이용한 이 뛰어난 연구는, 비록 경증의 경우라도, 뇌가 COVID-19에 의해서 데미지를 받는 것으로 밝혀지고 있습니다. 뇌는 어느 정도의 질량을 잃고, 알츠하이머 병이나 파킨슨병에서 볼 수 있는 변화를 생각하게 하는 영역에서 축소가 일어납니다"라고 코멘트.
또 UK 바이오뱅크 참가자는 각각의 스캔 시 인지기능 테스트도 받았으며, 인지기능과 관련된 소뇌의 회백질 감소가 나타난 COVID-19 발병 전보다도 미묘하게 인지 기능이 떨어진 것도 알게됐다.
연구팀은 뇌의 변화가 COVID-19에 고유한 것임을 확인하기 위해, "COVID-19와는 관계없는 폐렴"을 앓은 11명의 피험자에 대해서도 제어분석을 실시해, COVID-19가 아닌 폐렴 환자는 COVID-19 환자로 확인된 뇌의 영향이 없음을 보여주었다.
이번 연구에 포함되어 있는 중증 환자는 15명에 불과하며, 15명을 제외한 경증 환자에게서도 뇌 손상이 확인되었다. 커틴 대학의 신경과학자인 Sarah Hellewell 씨는, "이 연구결과는 주목할 만합니다. 저자들은 평균적으로 5개월전에 경도의 COVID-19를 발병한 사람은, 행동이나 감정에 관련하는 부위나 코와 밀접하게 관련하는 부위 등, 몇개의 중요한 뇌 영역에서 조직이 축소되고 있는 것을 밝혀냈습니다"라고...
이번 연구의 제한으로는 경도의 피험자가 어느 정도의 증상을 경험했는지는 정확히 알려져 있지 않으며, 실제로 후각장애를 경험했는지나 산소 농도의 저하가 있었는지는 모른다는 점을 들 수 있다. 또 피험자가 COVID-19를 발병한 기간이 2020년 3월 ~ 2021년 4월이므로, 현시점에서 확산되고 있는 델타주나 오미크론주는 뇌에 미치는 영향이 다를 가능성도 있다는 것.
연구팀은 COVID-19가 뇌에 영향을 미치는 메커니즘으로서 "뇌내의 후내야에 신종 코로나 바이러스가 감염하고, 변화를 일으킨다", "신종 코로나 바이러스가 가져오는 신경계의 염증이 간접적으로 뇌의 변화를 일으킨다", "후각 장해에 의해서 감각 자극의 입력이 없어지는 것으로 관련이 있는 뇌조직이 축소한다"라고 하는 3가지 가설을 제시하고 있다.
이번 연구에서는 COVID-19에 의한 뇌 손상이 노화에 의한 변화를 가속화하여 평소보다 빠르게 인지기능의 저하를 일으킬 가능성이 시사되고 있다. 그러나 COVID-19에 의한 뇌의 구조적 변화는 시간과 함께 부드럽게 되어 인지기능 저하가 해소된다고 하는 시나리오도 생각할 수 있어, 일상생활에 영향을 미치는지 여부와 저하된 인지기능이 회복 가능한지 여부는 불분명하다.
텍사스 A&M 대학의 신경과학자인 Jessica Bernard 준교수는, 과학계 미디어의 Live Science와의 인터뷰에서 "5년 후, 10년 후, 15년 후에는 무엇이 보일까요?", "분명히 말하면, 이것은 불확실합니다"라고 말해, COVID-19에 의한 장기적인 뇌에의 영향을 판단하는 것은 시기상조라고 지적하고 있다.
