미국 캘리포니아 대학 연구팀이 형질전환 성장 인자-beta(transforming growth factor-beta, TGF-beta)의 수용체를 차단하는 약물이 실험동물에서 뇌 손상 후 간질로 이어지는 뇌의 변화를 막을 수 있다는 연구 결과를 학술지 “The Journal of Neuroscience” 7월 15일자에 보고하였다.

간질발생은 외상성 장애, 허혈, 그리고 감염 같은 뇌 손상 후 일어난다. 그러나 손상-연관된 간질 발생의 기전은 잘 알려져 있지 않다. 이스라엘의 벤구리온 대학의 프리드먼 교수가 손상에 의한 간질이 손상 후에 뇌 안으로 혈액이 새어 들어오기 때문에 일어난다는 가설을 내세웠는데, 세균 침입이나 위험한 혈액 성분이 뇌에 들어오는 것을 막기 위한 혈-뇌 장벽이 붕괴되어 혈액 성분의 유입이 간질발생을 유발한다는 것이다. 캘리포니아 대학 연구팀은 벤구리온 대학 연구팀과 함께 간질 발생의 주요 인자가 혈청의 주요 단백질인 알부민임을 2007년에 보고하였다. 최근 실험에서, 그들은 혈청 알부민을 이용하여 쥐의 뇌에서 간질 발생을 유발하였으며, 알부민이 성상세포에 있는 TGF-beta 수용체들에 결합하고 그로 인해 무수한 유전자 발현이 개시된다는 것을 보였다. 이 유전자들은 정상적인 TGF-beta 경로에 연관될 뿐만 아니라 염증과 신경 억제 감소에도 연관된다. 실질적인 손상은 신경 활성이 억제되지 않아 일어나는데, 이를 과잉 민감성이라고 하며 이는 신경을 소진시키고 죽일 수 있다. 신경의 사멸은 뇌에서 신경망을 변형시키고 발작을 야기하는 짧은 신경 회로로 신경의 재구성이 일어난다. 간질은 동시적인 신경의 활성화이다. 뇌는 그 자체로 억제성 신경 전달 물질을 통한 억제성 신호 방출 기전을 가지고 있어 신경의 활성화를 종식시킬 수 있다. 그러나 간질은 활성화가 종식이 안되고 통제에서 벗어난다.

뇌 손상 후 혈뇌장벽의 모세혈관이 때때로 파열되어 혈액에 있는 알부민이 성상세포에 있는 TGF-beta 수용체에 결합하게 되고, 이는 두 신경 전달물질인 글루타민산염(glutamate)와 칼륨 이온을 성상 세포가 받아들이지 못하도록 한다. 그 결과 이들 신경전달물질들은 신경 세포 사이의 시냅스로 흘러 들어가 지속적인 신경 흥분을 일으킨다. 지속적인 흥분은 신경 세포를 파괴할 수 있다.

연구팀은 실험 동물에서 TGF beta 수용체를 차단하는 약물을 처리해 뇌 손상 후에 정상적으로 볼 수 있는 과잉 민감성이 사라지는 것을 확인했으며, 이 차단제가 주용한 유전자 발현 변화를 막는다는 것을 보였다. 그들은 많은 억제성 유전자의 발현이 줄어 들었을 때 과다 흥분 상태의 시작 단계를 보았다. 뇌안에 TGF-beta1를 분사하면 같은 과정이 개시되는데 TGF-beta1과 TGF-beta2 둘 다를 차단하는 약물을 처리해 유전적 변화를 막았다.

연구팀은 TGF-beta 차단제가 지속적인 발작인 간질 중첩증을 가진 이들에서 손상을 막을 수 있다고 말했는데, 이는 멈추지 않는 발작이 또한 혈-뇌 장벽을 열기 때문이다. 뇌 이미징을 이용해 매우 민감한 뇌 손상 환자를 규명하는 것이 가능하면 오직 이들만을 성장 인자를 차단하는 가벼운 약을 처방할 수 있다.