美오하이오주립대학 웩스터메디컬센터가 심장 보완 시스템을 발견, 향후 심박 조율기 이식 수술에 혁신적 변화를 예고했다.

이번 연구에서는 심장의 동방결절이 자연 심박 조율기(페이스 메이커) 역할을 하고 있다. 연구 결과는 '사이언스 중개의학' 최신호에 발표됐다.

동방결절은 특수 세포로 구성된 작은 기관이다. 심장 우심실 상단에 위치한 동방결절은 심장을 뛰게 만드는 전기 자극을 만든다.

오하이오주립의대 바딤 페도로프 생리학 박사는 "이는 마치 심박을 조절하는 백업 배터리 시스템과 유사하다"고 설명했다.

심박 조율기 이식

미국에서만 해마다 20만건 이상 심박 조율기 이식술이 실시되고 있다. 이번 동방결절의 발견으로 심장 결함을 대체하기 위해 이식되는 심박 조율기 시장에 상당한 영향을 미칠 것이라는 전망이다.

연구팀은 심장 분자 및 광학 매핑을 작성하면서, 동방결절이 다중 심박 조율기 기능을 한다는 사실을 발견했다.

건강전문매체 헬스라인은 "특히 동방결절에는 특수 심장근육세포가 있어 전기 심장 박동을 유도하는 자극을 생성할 수 있다"고 보도했다.

오하이오주립대학 연구진은 인간 심장 배터리를 재가동할 수 있는 특별한 이식법을 발견했다.

페도로프 박사는 "심장을 신체 온도로 데워놓으면 다시 뛸 수 있다"고 설명했다.

동방결절은 악조건 속에서도 심장 박동을 효과적으로 유지하는 기능을 한다. 기존에는 이 특수 메커니즘의 원리가 명확히 밝혀지지 않았다.

동방결절 기능의 이해

사람의 심장은 동물과 달라 동방결절의 기능을 완벽하게 이해하는 것은 무리가 있었다. 이에 따라 다수 연구진이 임상 전극 기록을 작성하면서도 충분한 정보를 제공하지 못했다.

페도로프 박사 연구팀은 이 같은 문제점을 해결하고자 3D 조직을 재구성하고 기증받은 21개 심장을 특성화하는 등 다양한 기법을 사용했다.

연구 결과, 심장 머리 부분에 있는 보완적 심박 조율기의 메커니즘과 꼬리 부분에 있는 또 다른 보완 장치를 발견했다. 이러한 두 개의 여분 심박 조율기는 매우 민감한 동방결절의 중앙 심박 조율기를 무력화시킬 수 있는 화학 변화에 반응을 보이지 않았다.

페도로프 박사는 "이번 발견을 통해 심혈관 질환 및 기타 심장 기능 손실로 이어지는 부정맥을 치료할 수 있을 것"이라며 "일반적·병리적 상황에서 전체 동방결절 상태에 대해 이해하면, 동방결절 부정맥의 새로운 치료법 개발이 가능하다"고 밝혔다.

오하이오주립대학 심장전문의 존 허멜 박사는 "이번 연구는 심장의 실제 구조 및 천연 심박 조율기 작동에 관한 새로운 관점을 제시했다"며 "심장전문의가 동방결절에 생긴 질병과 정상적 반응을 구분할 수 있는 새로운 접근법 개발에 기여한 연구"라고 밝혔다.

존스홉킨스의대 고든 토마셀리 교수는 "오하이오주립대학이 진행한 적외선 광학매핑 연구로 동방결절의 기능적 중복성과 복잡성을 알 수 있었다"고 평가했다.

환자 관리 부문에서의 기본적인 변화는 없어

한편, 토마셀리 교수는 인공 심박 조율기 이식 측면에서는 의사들이 환자를 관리하는 방법에는 근본적인 변화가 없다고 지적했다. 그는 동방결절 또는 심방에 질환이 있는 환자 50%가 심박 조율기 이식 수술을 받고 있다고 설명했다.

심박 조율기는 수명 연장 목적이 아니라 피로나 운동 시 호흡 곤란 같은 증상을 완화하고자 이식하고 있다.

토마셀리 교수는 "이번 연구로 치명적인 장애인 심장의 전기 전도 문제를 해결할 수 있으며, 심박 조율기 이식의 근거를 다루고 않는다"면서 "심장 전기 전도 문제는 심방 상단 및 하단과 연결된 전기 체계와 관련된 것"이라고 설명했다.

[메디컬리포트=심현영 기자]