심장 정지된 환자 살려내는 '저체온 치료법' 주목

입력시간 : 2009/02/25 17:31:59 수정시간 : 2009/02/25 17:35:23

심장이 정지된 환자의 심장이 다시 뛴다면? 아마도 대부분의 사람들은 안도의 한숨을 내쉴 것이다. 하지만 이렇게 심장 박동이 돌아와도 환자의 80~90%가 사망에 이른다는 사실을 아는 사람은 많지 않다. 설혹 생존한다고 해도 8할 정도는 영구적인 뇌손상을 입는다. 이 같은 상황에서 미국 의사들은 최근 심장 정지 환자들의 뇌손상을 최소화하며 생존율을 높이는 새로운 방법을 찾아냈다. 환자의 정맥에 저온의 식염수를 주입, 체온을 낮춘 후 심장을 소생시키는 '저체온 치료법'이 바로 그것이다. 의사들은 임상실험을 통해 이 방법이 20%의 생존율 상승효과가 있음을 확인한 상태로 자신들이 개발한 저체온 치료 장비를 활용한 추가 임상실험을 준비하고 있다.

지난 1999년 5월. 29세의 안나 바겐홀름은 지구 최북단에 위치한 노르웨이의 나르빅에서 스키를 타던 중 사고를 당했다. 얼음이 가득 찬 협곡 속으로 추락한 것. 구조대가 그녀를 구한 것은 심장이 멎은 후 1시간이나 지난 후였으며 당시 체온은 14.3도까지 떨어졌다.

하지만 병원에 도착해 심폐소생술을 받은 그녀의 심장은 그날 저녁 다시 뛰기 시작했다. 그리고 3개월간의 재활치료 후 직장으로 돌아갔다. 뇌손상이나 후유증은 전혀 없었다.

저온식염수등 주입 체온 32.7도로 낮춰
세포 파괴로 인한 뇌·장기 손상 최소화


저체온 상태의 심장 치료
보편적인 경우 그녀처럼 1시간이나 심장이 정지해 있으면 사실상 사망한 것이나 다름없다. 통계에 따르면 일반인들의 상식과 달리 심장 정지 환자의 경우 심장 박동이 다시 돌아와도 80~90%는 결국 죽게 된다. 나머지 10~20%의 생존자들 또한 8할 정도가 영구적 뇌손상을 입는다. 한번 심장이 멈추면 정상으로 회복될 확률이 2~4%에 불과하다는 얘기다.

하지만 앞으로는 이 같은 심장 정지 환자의 생존율이 대폭 높아질 수 있을 것으로 전망된다. 미국 펜실베이니아대학 심폐소생과학센터(PCRS)의 랜스 베커 박사 연구팀이 심장 정지 환자들을 위해 저체온 치료법이라는 새로운 치료법을 고안해냈기 때문이다.

저체온 치료법은 심장 정지 환자에게 무조건 심폐소생술을 시행하는 것이 아니라 환자의 체온을 일정 수준까지 저하시키면서 소생시켜야 한다는 게 골자다. 바겐홀름이 아무런 후유증 없이 회생할 수 있었던 원인도 결국은 그녀의 신체가 저체온 상태로 유지됐기 때문이라는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀이 찾아낸 최적의 온도는 32.7도로 환자의 정맥에 1.6~4.4도의 저온 식염수를 주입하는 한편 몸통과 다리에 차가운 물이 들어있는 팩을 감싸는 방식으로 인위적인 체온강하를 유도한다.

연구팀의 벤저민 아벨라 박사는 "일견 고문처럼 보일 수 있지만 이렇게 하면 생존율을 높이고 뇌와 장기의 손상비율 역시 최소화할 수 있다"고 말했다. 그는 이어 "2002년 실시한 임상실험에서도 심장 정지 후 4시간 내에 저체온 치료법을 시술받은 환자들의 생존율이 20%나 높아졌다"고 덧붙였다.

산소가 세포 파괴의 주범
베커 박사가 저체온 치료법을 연구하기 시작한 것은 1990년대 초반. 심장 기능이 회복됐음에도 불구하고 많은 환자들이 사망에 이르는 의학적 미스터리를 풀기 위해 실험을 하던 중 의외의 사실을 발견했기 때문이다.

당초 의사들은 심장 정지 후 장기 및 뇌가 손상을 받는 것은 산소가 함유된 혈액의 공급이 중단되기 때문이라고 생각했다. 하지만 베커 박사의 실험 결과는 정반대였다. 인체 세포에 1시간 동안 산소 공급을 중단하자 약 4%의 세포가 손상된 반면 산소를 재공급하는 순간 세포 손상률이 무려 73%로 치솟은 것. 결국 그는 2년간의 추가 연구를 통해 세포 파괴의 주범이 산소였음을 확인했다.

실제 세포 속에 들어 있는 미토콘드리아는 평상시 산소와 포도당을 활용, 아데노신삼인산(ATP)이라는 에너지 분자를 생성한다. 그런데 이 과정에서 미토콘드리아가 적절하지 못한 타이밍에 산소원자에서 전자를 떼어내거나 더하게 되면 산소원자가 홀 전자를 가진 자유라디칼(free radical)로 바뀐다. 자유라디칼은 화학반응성이 크고 불안정해 세포 파괴나 DNA 돌연변이를 일으킬 수 있는데 산소 공급 재개가 이들의 생성을 유발한다는 것이다.

베커 박사는 "정상 세포는 이 같이 위험한 연쇄반응을 막는 체계를 갖추고 있지만 산소 공급이 멈추면 방어시스템도 무력화된다"며 "이 상황에서 산소가 재공급될 경우 미토콘드리아가 대량의 자유라디칼을 만들어내는 것으로 나타났다"고 말했다.

그는 또 "일단 세포파괴가 시작되면 면역시스템에 의해 분비된 화학물질들이 손상된 세포를 공격, 세포사멸을 더욱 촉진한다"며 "심장과 뇌는 다른 장기들보다 산소 소비량이 많은 만큼 타격도 더 크게 받는다"고 강조했다.

시술 준비시간 너무 길어
그렇다면 저체온 치료법은 어떻게 자유라디칼의 발생을 억제한다는 것일까. 아벨라 박사는 "연구 결과 체온을 32.7도로 낮추면 인체에 무리를 주지 않고 미토콘드리아와 면역체계의 활동을 최대한 제한할 수 있는 것으로 나타났다"며 "이로 인해 세포들이 신진대사 재개의 충격을 이겨내고 원래의 기능을 회복하게 되는 것"이라고 설명했다.

동물실험과 임상실험을 거쳐 저체온 치료법의 효과를 확인한 연구팀은 지속적인 성공사례를 만들어냈고 2005년에는 미국심장협회(AHA)도 이를 공식 치료법의 하나로 인정했다. 현재 뉴욕ㆍ마이애미ㆍ보스턴ㆍ시애틀의 앰뷸런스들은 심장 정지 환자가 발생하면 저체온 치료법을 시술할 수 있는 병원으로만 후송할 정도다.

하지만 미국 전체적으로는 저체온 치료법의 적용 비중이 높지 않다. 수년 전 베커 박사가 조사한 바로는 병원 응급실과 심장 전문의 가운데 26%만이 이용할 뿐이다. 베커 박사가 속한 펜실베이니아대학병원에서조차 연간 25명에게만 이 시술을 사용한다. 왜일까.

'시술준비에 8시간 소요'등단점 해결위해
단시간내 체온 낮추는 장비 개발도 한창


미국심장협회가 가정과 회사, 그리고 길거리 등에서 갑자기 심장 정지를 일으킨 환자들에게만 이 시술을 활용하도록 권고하고 있기 때문이다. 병원에 입원 치료 중인 환자들은 신체 상태가 좋지 않아 저체온 상황을 견뎌내기 어렵다는 이유에서다.

베커 박사도 저체온 치료법이 활성화되기 위해서는 해결해야 할 것이 많다는 점을 알고 있다. 그중에서도 시술을 위한 준비시간이 너무 길다는 게 가장 큰 문제다. 32.7도로의 체온 강하에만도 무려 8시간이 소요되는 것. 물론 이 와중에서도 심장 소생 치료는 진행되지만 자칫 적정 치료시기를 놓칠 개연성을 배제할 수 없다.

아직 표준화된 치료법이 정립되지 않아 병원마다 시술방법이 다르다는 것도 개선이 필요한 부분이다. 심장 정지 시간이 얼마나 지났을 때 효과가 있는지, 이미 심장 기능이 회복된 환자에게도 시술하는 것이 좋은지 등에 대한 의문이 해소되지 않았다는 것.

환자 체온 낮춰주는 기계장치
베커 박사 연구팀은 현재 이 같은 한계와 의문점을 해소하면서 좀더 정밀한 치료기술과 효능을 입증하기 위해 비장의 무기를 개발하고 있다. 사람의 손을 빌리지 않고 환자의 체온을 낮춰주는 기계장치가 그것.

이 기계장치는 사람 몸의 체액과 동일한 염화나트륨 농도를 가진 식염수를 차가운 슬러시 형태로 만들어 환자의 정맥에 주입한다. 의사는 환자의 상태에 맞춰 슬러시의 온도ㆍ주입속도 등의 조건을 지정하기만 하면 된다. 그러면 기계장치가 알아서 2시간 내에 체온을 32.7도로 강하시켜준다.

연구팀은 이미 시제품 모델을 제작, 돼지를 대상으로 효능실험을 실시하고 있다. 만일 기대만큼의 결과가 나와준다면 곧바로 미국 식품의약국(FDA)에 임상실험을 위한 승인을 요청할 예정이다.

특히 장기적 관점에서 이 기계장치를 휴대 가능한 크기로 소형화하는 방안도 모색하고 있다. 이를 소형화해 앰뷸런스에 탑재할 수만 있다면 심장 정지 환자들이 병원 응급실에 도착하기 이전에 미리 일정한 온도까지 체온을 낮출 수 있어 저체온 치료법의 효과를 극대화할 수 있기 때문이다.

베커 박사는 "병원 밖에서 갑자기 심장 정지를 일으켜 쓰러지는 환자들이 미국에서만도 매년 16만6,000여명이나 발생한다"며 "전문 의료기술자들을 활용, 이들 중 15%에게만 앰뷸런스 내에서 저체온 치료법을 제공해도 이론적으로 2만여명 이상의 목숨을 더 살릴 수 있다"고 말했다.

서울경제 파퓰러사이언스 2월호 www.popsci.co.kr

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사람이 죽으면 급속냉동을 해 두었다가, 일정시간후에 다시 녹이면 서서히 살아나는...
만화속 이야기가 현실이 되는 것 같은 기분!...

이러다가 인간의 불멸장생법까지 발견되는 것은 아닐지?...