건강한 젊은 성인에서 체질량지수와 소뇌 회질 밀도의 관계

Abstract

서론: 체질량지수(body mass index, BMI)는 임상 및 연구에서 폭넓게 쓰이고 있는 체지방량의 지표로, 여러 뇌영상 연구에서도 신체 영양 및 대사 상태와 뇌의 구조적 변이(variation)의 관계를 체질량지수를 이용하여 탐색한 바 있다. 그러나 소뇌(cerebellum)에서의 체질량지수에 따른 구조적 변이에 대해서는 많은 점이 알려지지 않았으며, 소뇌와 대뇌(cerebrum) 간의 구조적 차이에도 불구하고 뇌영상 연구 중 전체 뇌가 아니라 소뇌에 초점을 둔 방법론을 통해 이를 밝히고자 한 연구는 없었다. 본 연구는 소뇌에서의 정교한 복셀기반 형태분석(voxel based morphometry, VBM)에 특화된 템플릿인 Spatially Unbiased Infra-tentorial Template (SUIT)을 이용하여, 건강한 젊은 성인에서 체질량지수와 소뇌 회질 밀도의 관계를 탐구하였다.

방법: 만 20-40세의 건강한 성인 83명을 대상으로 나이, 성별, 체질량지수를 포함하는 인구학적, 임상적 정보를 얻었으며, 고해상도의 T1-강조(T1-weighted) 뇌 자기공명영상을 획득하였다. 획득된 T1 영상에 SUIT를 이용한 복셀기반 형태분석 방법론을 적용하여 분리(isolation), 정규화(normalization), 재분할(reslicing), 편평화(smoothing) 과정을 거친 뒤, 이를 이용하여 체질량지수에 따른 소뇌 회질 밀도의 변이를 분석하였다. 일반선형모형(generalized linear model, GLM)을 이용하여 통계 분석을 수행하였으며, 체질량지수와 각 복셀에서의 회질 밀도와의 유의한 상관관계를 선별하기 위한 알파 수준은 0.01로 적용하였다. 나이, 성별, 전체 두개강 용적(intracranial volume, ICV) 등의 주요 교란 변인의 효과를 통제하며 체질량지수와 소뇌 회질 밀도의 변이를 분석하였다. 다중 비교를 보정하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션에 기반한 임의순열검정(random permutation test) 방법으로 알파 0.01 수준에서 유의한 군집 복셀(clustered voxel)의 개수를 확인하였다.

결과: 소뇌 좌측 후엽 VI, Crus I, Crus II 영역에 걸친 1개의 군집(크기 = 2232 mm3, 279개 복셀

군집 내 z값 평균[표준편차] = 2.96 [0.28]

최대 z값 = 4.02

최대 z값의 MNI 좌표 x = 44, y = -80, z = -31

corrected p < 0.01)과, 우측 후엽 VI, Crus I 영역에 걸친 1개의 군집(크기 = 3640 mm3, 455개 복셀

군집 내 z값 평균[표준편차] = 3.09 [0.43]

최대 z값 = 5.18

최대 z값의 MNI 좌표 x = -38, y = -82, z = -35

corrected p < 0.01)에서 체질량지수와 회질 밀도 간에 유의미한 양의 상관관계가 관찰되었다.

결론: 소뇌 양측 후엽에서 체질량지수와 회질 밀도 간 양의 상관관계가 관찰되었다. 이는 비만군이 아닌 건강한 젊은 성인에서 체질량지수가 높을수록 소뇌 후엽 밀도가 높음을 보여준다. 이러한 소뇌 후엽 회질 밀도의 변이는 에너지 대사 및 섭식행동 조절과 관계된 호르몬인 렙틴(leptin)의 신경보호적(neuroprotective) 효과로 인한 것일 수 있다. 한편, 소뇌의 기능적 지형학(functional topography) 연구가 시사하는 바와 같이, 소뇌 후엽은 대뇌의 전전두엽(prefrontal cortex)과 구조적, 기능적으로 밀접한 연계를 이루어, 특히 작업기억(working memory), 실행기능(executive function), 언어, 감정 등의 고위 인지기능과 관련된 역할을 수행하는 부위로 알려져 있다. 이에 따라 본 연구 결과는 체질량지수와 소뇌 후엽 회질 및 인지기능 간의 잠재적 연관성을 시사하는 것일 수 있다.