프라더-윌리 증후군(PWS) 환자의 뇌 기능 연구

1. PWS의 개요와 발병 원인

프라더-윌리 증후군(Prader-Willi Syndrome, PWS)은 15번 염색체의 부계 유래 유전자 발현 결손으로 인해 발생하는 희귀 유전 질환이다. 신생아 시기에는 근긴장 저하와 수유 곤란이 나타나며, 성장기 이후에는 식욕 조절 장애와 비만, 성장호르몬 결핍, 발달 지연, 인지 기능 저하가 동반된다. 발병 원인은 주로 부계 15q11-q13 영역 결실(deletion), 모계 이염색체성(uniparental disomy), 혹은 **각인 결함(imprinting defect)**이다. 해당 영역에는 시상하부 발달 및 호르몬·식욕 조절과 관련된 핵심 유전자가 위치하며, 이들의 발현 결손이 전신적·신경학적 증상을 유발한다. 특히, PWS는 단순 비만을 넘어 뇌 구조와 기능 자체에 변화를 일으키기 때문에 신경영상 및 뇌 기능 연구가 필수적이다.

2. PWS 환자의 뇌 구조 변화

MRI와 확산텐서영상(DTI) 연구에 따르면, PWS 환자의 뇌에서는 시상하부 부피 감소, 전두엽 및 측두엽 회백질 밀도 저하, 백질 신경섬유 무결성 손상이 관찰된다. 시상하부의 구조 변화는 렙틴(leptin)·그렐린(ghrelin) 등 식욕 관련 호르몬 신호 처리에 장애를 유발한다. 전두엽의 기능 저하는 계획·충동 억제 능력을 감소시키고, 측두엽·편도체 연결성 저하는 감정 조절 및 사회적 상호작용에 부정적 영향을 미친다. 또한, 해마 연결성 저하가 기억력 약화와 관련이 있음이 보고되었다. 이런 구조적 변화는 PWS 환자의 식이 행동, 사회성, 학습 능력 저하와 밀접한 연관이 있다.

 

3. 기능적 뇌 활동과 보상회로 특성

fMRI 연구에서는 PWS 환자가 음식 자극에 노출될 때 측좌핵(nucleus accumbens), 복내측 전전두피질(vmPFC), 편도체 등 보상·동기 회로가 과도하게 활성화되는 반면, 시상하부 포만중추의 활성은 정상보다 낮게 나타난다. 이로 인해 음식 섭취 동기는 높아지고 포만감 억제 신호가 약화된다. EEG 연구에서도 음식 이미지에 대한 ERP 반응이 강화되어 시각·보상 처리 회로의 민감도가 높아져 있었다. 이는 PWS가 단순 호르몬 불균형이 아니라 뇌 보상회로 과활성 + 억제회로 저활성이라는 이중 메커니즘으로 설명될 수 있음을 시사한다.

 

4. 치료 및 재활 전략 전망

신경과학 기반 중재로는 tDCS·TMS 등 비침습적 뇌 자극법이 연구되고 있으며, 시상하부 기능 강화와 보상회로 과활성 억제를 목표로 한다. 인지행동치료(CBT)와 실행기능 훈련을 결합한 프로그램은 전두엽 기능 회복과 충동 억제 능력 향상에 효과가 있다. 약물로는 옥시토신과 GLP-1 수용체 작용제가 사회적 행동 개선과 식욕 억제에 긍정적인 데이터를 보였다. 향후에는 뇌 영상 기반 바이오마커를 활용한 맞춤형 치료와 장기 뇌 가소성 촉진 전략이 PWS 관리의 핵심이 될 전망이다.

 

[표] PWS 환자의 뇌 기능 변화 요약

뇌 영역	주요 변화	기능적 영향
시상하부	부피 감소, 회백질 밀도 저하	식욕 조절 장애, 포만감 신호 약화
전두엽	구조 변화, 회백질 밀도 저하	충동 억제 저하, 계획 능력 감소
측두엽·편도체	연결성 감소	감정 조절 및 사회성 저하
해마	연결성 감소	기억력 저하, 학습 장애
백질 경로	신경섬유 무결성 손상	뇌 영역 간 정보 전달 효율 저하