스트레스, 시간 그리고 뇌

Stressful life events can be major risk factors for the development of neuropsychiatric disorders – but what is stress and what exactly does it do to the brain? Scientists are exploring the profound and divergent impact of stress on cognition, emotion and mental health. We report from a symposium at CINP 2016 in Seoul, Korea, where global experts shared their research insights.

일상생활에서 스트레스를 주는 사건들이 신경정신장애 발생의 주된 위험인자가 될 수 있습니다 - 하지만 스트레스는 무엇이며, 정확하게 뇌에 어떻게 작용하는 것일까요? 과학자들은 스트레스가 인지, 정서 및 정신 건강에 미치는 다양하고 지대한 영향을 연구하고 있습니다. 대한민국 서울에서 개최되어, 전 세계 전문가들이 그들의 연구 견해를 공유했던 2016년 CINP의 심포지엄에 대해 보고하고자 합니다.

Acute stress, chronic stress and the stress neuromatrix.  In the opening lecture of a CINP 2016 entitled  “Stress, time and the brain. A dynamic role in neuropsychiatric pathophysiology and treatment”  Dr Nuno Sousa of the Life and Health Sciences Research Institute, School of Health Sciences, University of Minho in Portugal, explained how the brain can shift back and forth from a healthy to a stressed pattern.

급성 스트레스, 만성 스트레스 및 스트레스 신경기질(stress neuromatrix). 2016년 CINP 의 “스트레스, 시간 그리고 뇌. 신경정신 병태생리학과 치료에서의 동적 역할(Stress, time and the brain. A dynamic role in neuropsychiatric pathophysiology and treatment)”이라는 제목의 오프닝 강의에서, 포르투갈 미뉴대학교(University of Minho), 보건대학, 생명 및 건강과학 연구소의 Nuno Sousa박사는 뇌가 건강한 상태에서 스트레스성 유형으로 어떻게 이리저리 변할 수 있는지 설명했습니다.

The stress neuromatrix

It is well known that a degree of stress can be a positive and motivating force, essential to survival and inevitable and unavoidable at times. However acute or chronic stress and a shift towards stressed states can lead to instability. Dr Nuno Sousa has recently published a seminal paper on the dynamics of the stress neuromatrix (see References and Further Reading), and shared his views with the CINP symposium audience. He said that new models are needed when thinking about stress and the independent yet inter-related effects of acute and chronic stress.

스트레스 신경기질

어느 정도의 스트레스는 긍정적이면서도 동기부여가 되는 힘이 될 수 있고, 때때로 생존에 필수적이고 필연적이며 피할 수 없다는 사실은 잘 알려져 있습니다. 하지만 급성 또는 만성 스트레스와 스트레스성 상태로의 전환은 불안정성(instability)을 초래할 수 있습니다. Nuno Sousa박사는 최근 스트레스 신경기질의 동역학(dynamics)에 대한 세미나 논문(참고논문 및 추가 읽기자료 참조)을 출판했으며, CINP 심포지엄 참석자들과 자신의 견해를 공유했습니다. Sousa박사는 스트레스, 그리고 독립적이지만 상호 연관되어 있는 급성 스트레스와 만성 스트레스의 영향을 생각할 때 새로운 모델이 필요하다고 발언하였습니다.

From simple threat to pathological threat

Dr Sousa said that faced with chronic stress exposure, there is an activation of many brain regions outside of those involved with dealing normal stressor encountered by healthy subjects. Furthermore, there may be susceptibilities that affect the dynamics of the chronic brain stress construct. The stage of chronic stress, perceptions of stress, and the salience ascribed to a stressor, modify emotional and hedonic constructs that incorporate threat and value assessment and memory of stressful experiences. There may then be an ‘altered mode’ that permits acute stressors to turn from simple threats to pathological constructs.

단순한 위협에서 병리적 위협으로

Sousa박사는 만성 스트레스에 노출되면, 건강한 사람이 정상적인 스트레스 요인을 처리할 때 관여하는 뇌 영역 이외의 다른 많은 뇌 영역이 활성화된다고 말했습니다. 또한, 만성적인 뇌 스트레스 구조의 동역학(dynamics)에 영향을 미치는 민감성 요소들(susceptibilities)이 있을 수 있습니다. 만성 스트레스 단계, 스트레스의 수용(perceptions) 및 스트레스 요인에 의한 특징은 위협과 가치 평가 그리고 스트레스를 주는 경험에 대한 기억을 통합하는 정서적 구조, 쾌락적 구조를 변화시킵니다. 그 다음에, 급성 스트레스 요인이 단순 위협에서 병리적 구조로 변할 수 있도록 하는 ‘변형된 방식(altered mode)’이 나타날 수 있습니다.

Gender stresses

Professor Zhen Yan of the Department of Physiology and Biophysics at The State University of New York at Buffalo, USA had some insights to add.  She reminded delegates of the well-known role of glucocorticoids in stress pathways and stress pathology.  She described basic research highlighting the importance of normal glucocorticoid receptor activation in the facilitation of working memory which has to balanced against the part that glucocorticoids play in stress reactions. She noted that males and females show different cognitive and emotional responses to repeated stress, highlighting that oestrogen can play a part in preventing the detrimental effects of repeated stress on glutaminergic transmission and cognition.

성별에 따른 스트레스

미국 버팔로 뉴욕주립대학교 생리학 및 생물물리학과(Department of Physiology and Biophysics) Zhen Yan 교수는 몇 가지 의견을 추가했습니다. Yan 교수는 스트레스 경로 및 스트레스 병리에 있어서 잘 알려진 글루코코르티코이드의 역할을 상기시켰습니다. Yan 교수는 스트레스 반응에서 글루코코르티코이드가 담당하는 스트레스 반응과 균형을 이뤄야 하는 작업 기억(working memory)을 촉진시킬 때 정상적인 글루코코르티코이드 수용체 활성화의 중요성을 강조하는 기본적인 연구를 설명했습니다. Yan 교수는 남성과 여성이 반복되는 스트레스에 서로 다른 인지 및 정서 반응을 보임을 강조했으며, 에스트로겐이 반복적인 스트레스에 의한 글루타민성 신경 전달(glutaminergic transmission) 및 인지기능에 있어서의 유해한 영향을 방지하는 데에 역할을 한다는 점을 또한 강조했습니다.

Stress weakens excitatory transmission

Turning to the impact of stress on brain neurotransmission, Professor Scott Thompson, Professor and Chair of the Department of at the University of Maryland School of Medicine in the USA said that chronic stress leads to a weakening of excitatory synaptic transmission within and between multiple brain regions. This results in potentially depressive-like behavioural changes, reflected in decreased dopamine release from the ventral tegmental area, which lowers the value of rewarding stimuli and promotes anhedonia.

Professor Thompson described studies in animal models that show there are changes in glutamatergic signaling that may be amenable to modifications by antidepressant therapies, supporting an excitatory synapse hypothesis model in which depressive-like behaviour is caused by dysfunctional cortico-mesolimbic circuitry.

스트레스가  흥분성 전달(excitatory transmission)을 약화시킵니다

스트레스가 뇌 신경전달(neurotransmission)에 미치는 영향에 대해서, 미국 메릴랜드 의과대학교 학장인 Scott Thompson 교수는 만성 스트레스가 여러 뇌 영역 내에서 그리고 그 영역들 간에 흥분성 시냅스 전달을 약화시킨다고 말했습니다. 이로 인해 잠재적으로 우울증-유사 행동 변화가 초래되는데, 이는 배측 피개영역(ventral tegmental area)의 도파민 분비가 감소되었음을 반영하며, 이는 또한 보상자극(rewarding stimuli) 값을 감소시키며 무쾌감증을 심화시킵니다.

Thompson 교수는 항우울제 치료를 통해 변경될 수 있는 글루타민성 신호전달의 변화를 보여준 동물모델에서의 연구에 대해 설명했으며, 이는 우울증-유사 행동이 피질-중변연계(cortico-mesolimbic) 회로의 기능이상에 의해 유발된다는 흥분성 시냅스 가설 모델을 뒷받침합니다.

Stress, it seems, can be very damaging

스트레스는 매우 해로울 수 있습니다

Some more vulnerable

The final presenter in the symposium was Professor Maurizio Popoli of the Center of Neuropharmacology, at the University of Milan, Italy. He described how vulnerable individuals faced with repeated stress or even single stressful events can sustain and experience alteration in brain function. Research involving brain imaging suggests there may be volumetric reduction and remodelling of the neuroarchitecture in limbic and cortical brain regions in depressed subjects. He described data from animal models which suggest that chronic stress reduces synaptic spines and causes atrophy and maladaptive remodelling changes implicated in a chain of events leading to development of psychopathology. He also said that basic scientific research suggests that even a single exposure to stress can exert complex and remarkable effects on the architecture of the prefrontal cortex that are rapid and sustained.

어떤 사람들은 더 취약할 수 있습니다

심포지엄의 마지막 발표자는 이탈리아 밀라노대학교 신경약리학센터(Center of Neuropharmacology)의 Maurizio Popoli 교수였습니다. Popoli 교수는 스트레스에 취약한 사람들이 반복적인 스트레스나 때로는 한번의 스트레스성 사건에 직면했을 때  어떻게 뇌 기능이 유지되고 어떻게 뇌 기능의 변화를 경험하게 되는지를 설명했습니다. 뇌 영상 기술을 포함하여 수행된 연구에서는 우울증 시험대상자의 대뇌 변연계 및 대뇌 피질 부위의 부피 감소 및 두뇌신경구조(neuroarchitecture) 리모델링이 나타날 수 있다고 제안하였습니다. Popoli 교수는 만성 스트레스가 시냅스 수상돌기(synaptic spine)의 감소, 위축(atrophy), 정신병리(psychopathology)의 발현을 초래하는 일련의 사건들에 관련되어 있음을 제안하는 동물시험 자료를 설명하였습니다. 또한 Popoli 교수는 ‘기초 과학 연구에서 단 한번의 스트레스 노출이 전두엽 피질의 구조에 급격하고 지속적인 주목할 만한 영향을 줄 수 있음을 시사하고 있다’고 말했습니다.

 

 

본 자료는 Global Lundbeck 의학부에서 선별한 콘텐츠이며, 한국룬드벡의 의견과 다를 수 있습니다

참고문헌
  1. Sousa N. The dynamics of the stress neuromatrix. Mol Psychiatry 2016;21:302-12.
  2. Wei J, Yuen EY, Liu W, et al. Estrogen protects against the detrimental effects of repeated stress on glutamatergic transmission and cognition. Mol Psychiatry 2014;19:588-98.
  3. Popoli M, Yan Z, McEwen BS, Sanacora G. The stressed synapse: the impact of stress and glucocorticoids on glutamate transmission. Nat Rev Neurosci 2012;13:22-37.
  4. Musazzi L, Treccani G, Popoli M. Functional and structural remodeling of glutamate synapses in prefrontal and frontal cortex induced by behavioral stress. Front Psychiatry 2015;6:60.
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