KAIST(총장 신성철)는 김필한 의과학대학원·나노과학기술대학원 교수 연구팀이 패혈증 폐의 모세혈관 내부에서 백혈구의 일종인 호중구(好中球, neutrophil)들이 서로 응집하며 혈액 미세순환의 저해를 유발하고, 나아가 피가 통하지 않는 사강(死腔, dead space)을 형성함을 규명했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 이 현상이 패혈증 모델의 폐손상으로 이어지는 조직 저산소증 유발의 원인이 되며, 호중구 응집을 해소하면 미세순환이 개선되며 저산소증도 함께 호전됨을 증명했다.

폐포의 미세순환 관찰은 움직이는 폐 안의 모세혈관과 적혈구의 미세순환을 고해상도로 촬영해야하는 어려움이 있다. 이에 연구팀은 자체 개발한 초고속 레이저 스캐닝 공초점 현미경과 폐의 호흡 상태를 보존하면서 움직임을 최소화할 수 있는 영상 챔버를 새롭게 제작했다. 이를 통해 패혈증 동물모델의 폐에서 모세혈관 내부의 적혈구 순환 촬영에 성공했다. 

이 과정에서 패혈증 모델의 폐에서 적혈구들이 순환하지 않는 공간인 사강이 증가해 이곳에서 저산소증이 유발되는 것을 발견했다. 연구팀은 "혈액 내부의 호중구들이 모세혈관과 세동맥 내부에서 서로 응집하며 갇히는 현상으로 인해 발생함을 알아냈다"며 "갇힌 호중구들은 미세순환 저해, 활성산소의 다량 생산 등 패혈증 모델의 폐 조직 손상을 유발했다"고 설명했다. 이 외에도 연구팀은 저산소증의 호전과 폐부종 감소 등을 실험을 통해 증명했다. 

김 교수팀의 3차원 생체현미경 기술은 KAIST 교원창업기업인 아이빔테크놀로지를 통해 'IVM-CM'과 'IVM-C'로 출시됐다. 인간의 질환의 복잡한 발생과정을 밝히기 위한 장비로 활용될 계획이다.

김 교수는 "패혈증으로 인한 급성 폐손상 모델에서 폐 미세순환의 저해가 호중구로 인해 발생한다"며 "이를 제어하면 미세순환 개선을 통해 저산소증 및 폐부종을 해소할 수 있어 패혈증 환자를 치료하는 새로운 전략이 될 수 있음을 새롭게 밝혀낸 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 의학 분야 국제 학술지 '유럽호흡기학회지(European Respiratory Journal)' 28일 자에 게재됐다.