녹내장 전기 자극: 신호 증폭인가, 진정한 신경 회복인가?

녹내장은 전 세계적으로 7천만 명 이상에게 영향을 미치는 비가역적 시력 상실의 주요 원인이며, 망막 신경절 세포 손실과 시신경 손상을 특징으로 합니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 현재 유일하게 입증된 치료법은 안압(IOP)을 낮춰 손상을 늦추는 것입니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 손실된 시력을 실제로 회복시킬 수 있는 치료법은 없습니다. 이로 인해 망막 신경을 보호하거나 심지어 되살리는 신경 자극 요법에 대한 관심이 높아졌습니다. 두 가지 주요 접근 방식이 연구 중입니다: 경각막 전기 자극 (TES, 각막 전극을 통해) 및 경안와 또는 경두개 교류 자극 (ACS, 눈 근처 전극을 통해). 본 글에서는 녹내장에서 이러한 방법들의 위약 대조 연구, 제안된 메커니즘, 일반적인 자극 매개변수, 시력(시야 및 대비 감도)에 미치는 관찰된 효과, 그리고 안전 및 가용성의 실제적인 문제들을 검토합니다.

전기 자극은 어떻게 도움이 될 수 있을까?

실험 연구에 따르면 짧은 전류가 신경 생존 및 가소성을 증진시킬 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다. 한 가지 효과는 신경 영양 인자 상향 조절입니다: 자극은 망막과 시신경이 신경에 영양을 공급하는 성장 인자를 생산하도록 유도합니다. 예를 들어, 시신경 손상 동물 모델에서 TES 또는 ACS는 뇌유래신경영양인자(BDNF), 섬모체신경영양인자(CNTF), 인슐린 유사 성장인자(IGF-1)와 같은 신경영양인자의 수치를 증가시킵니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 특히 BDNF는 망막 신경절 세포(RGC) 생존과 시냅스 가소성에 중요하므로, 그 상향 조절은 기능 부전 상태이지만 살아있는 세포를 “회복”시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 한 연구에서는 손상된 쥐에게 교류 전류를 적용하자 눈에서 BDNF와 CNTF가 증가했습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

전기 자극은 또한 항-세포사멸(anti-cell-death) 신호를 유발하는 것으로 보입니다. TES 후 설치류 망막의 유전자 분석은 아폽토시스 인자의 하향 조절과 세포 생존 단백질의 상향 조절을 보여주었습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 예를 들어, TES는 망막 세포에서 Bcl-2(항-세포사멸 단백질)를 증가시키고 Bax(세포사멸 촉진 단백질)를 감소시킬 수 있습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 실질적으로 이러한 분자 변화는 더 큰 신경 생존율과 관련이 있습니다: 녹내장 손상 모델에서 TES 치료를 받은 눈은 치료를 받지 않은 눈보다 손상 후 한 달에 유의하게 더 많은 RGC 생존율을 보였으며, 항염증성 IL-10 수치가 높고 NF-κB 활성이 적었습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 즉, 전기 펄스는 손상적인 염증과 세포사멸 경로를 억제하여 RGC를 보존하는 데 도움을 줍니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

마지막으로, 전기 자극은 피질 가소성을 관여시킬 수 있습니다. 녹내장은 손상된 시신경으로부터 뇌에 입력되는 정보를 차단하지만, 일부 시각 경로는 온전하게 남아 있습니다 (“잔여 시력”). 눈에 리듬감 있는 전류를 보내면 rtACS는 시각 피질에서 뇌파(특히 알파 대역 진동)를 동기화하여, 사용되지 않는 회로를 재활성화할 수 있습니다. 한 대조 임상 시험에서, 연구 저자들은 10Hz ACS로 인한 시력 개선 주장이 후두 피질에서 “알파 주파수 동기화를 통한 신경 동기화 및 일관된 진동 활동 증가”에 기인한다고 언급했습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 이러한 신경 조절에서 영감을 받은 아이디어 – 생존 입력 정보를 통한 뇌 연결성 증진 – 는 활발히 연구되고 있지만, 녹내장 환자에서의 증거는 여전히 간접적입니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

요약하면, 실험실 데이터는 전기 자극이 (1) BDNF와 같은 성장 인자 증가, (2) 세포사멸 신호 차단(예: Bcl-2 상향 조절을 통해), (3) 염증 감소, (4) 뇌 가소성 활용을 통해 신경 보호를 촉진할 수 있음을 시사합니다. 이러한 효과는 인간에게는 가설적이지만, 임상 시험의 근거를 제공합니다.

임상 연구

경각막 전기 자극 (TES)

TES는 전도성 접촉면(각막 렌즈 전극 등)을 통해 짧은 펄스 또는 정현파 전류를 각막을 거쳐 망막에 전달합니다. 녹내장에서 대부분의 TES 연구는 소규모이며 예비적이었습니다. 한 일본의 파일럿 사례 연구에서는 개방각 녹내장 환자 다섯 눈(남성 4명)을 대상으로 수년 동안 분기별로 30분 TES 세션을 치료했습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 이 비대조 연구에서 누적 자극의 양은 더 나은 시야와 강한 상관관계를 보였습니다: 더 많은 세션을 받은 눈은 평균 결손(MD)에서 더 큰 개선을 보였습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 그러나 대조군이 없으므로 이는 느린 고유 변화 또는 학습 효과를 반영할 수 있습니다. 이와 대조적으로, 14명의 녹내장 환자를 대상으로 한 TES의 위약 대조 RCT는 유의미한 시야 개선 효과를 발견하지 못했습니다 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). 해당 임상 시험에서 TES “용량”은 포스펜 역치의 66% 또는 150%로 6주 동안 주 1회 30분 세션이었으며, 결과(시력 및 Humphrey 시야)는 위약군과 다르지 않았습니다 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). 심각한 이상 반응은 발생하지 않았으며, 한 건의 자발성 시신경유두 출혈(대조군 눈에서) 외에는 안전성 문제가 나타나지 않았습니다 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).

또 다른 소규모 연구(K. Ota 2018)에서는 약 4년 동안 분기별 초역치 TES를 받은 다섯 눈을 추적 관찰했으며, 이들은 치료 횟수에 비례하여 MD가 점진적으로 개선되는 것을 보였습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 현재까지 녹내장에서 TES의 증거는 엇갈립니다: 일부 소규모 사례 연구는 반복적인 세션을 통해 시야 안정화 또는 약간의 개선을 시사하지만 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), 유일하게 발표된 RCT는 효과를 확인하지 못했습니다 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). 중요하게도, 어떤 TEC 연구도 몇 달 이상 비교하거나 장기적인 이점 유지 여부를 테스트하지 않았습니다.

녹내장 임상 시험에서 일반적인 TES 매개변수는 세션당 20~30분 정도이며, 종종 주간 또는 월간으로 제공되며, 포스펜(환상 섬광)을 유도하도록 전류가 조정됩니다. (예를 들어, 한 프로토콜은 각 피험자의 포스펜 역치 수준에서 20Hz 이중상 펄스를 주 1회 30분 동안 사용했습니다 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).) 용량-반응 표준은 설정되지 않았으며 장치는 다양합니다. 2025년 현재, 녹내장 TES는 여전히 실험 단계이며 임상 시험 또는 전문 클리닉 내에서만 제공됩니다.

경안와/경두개 교류 자극 (rtACS)

다른 접근 방식은 비침습적 경안와 ACS입니다: 전극은 눈 주변 피부(종종 고글 형태의 프레임에)에 놓여 약한 교류 전류를 시각 경로로 보냅니다. 지난 10년 동안, 몇몇 위약 대조 시험은 시신경 병증(보통 복합 진단)에서 rtACS를 연구했으며, 녹내장에 초점을 맞춘 몇몇 연구도 포함됩니다.

획기적인 무작위 시험(Gall et al., 2016)은 다양한 부분 실명 시신경 병증 환자 82명을 등록하고 10일 연속 주중에 매일 rtACS를 적용했습니다. 치료군은 기준선 대비 시야 감도(평균 결손)에서 평균 24% 개선을 보였으며, 이는 최소 두 달 동안 지속되었습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 이는 위약군보다 유의미하게 우수했습니다. (이 연구에는 일부 녹내장 환자가 포함되었지만, 다른 시야 손실 원인도 포함되었습니다.) 많은 환자를 대상으로 한 후속 장기 후향적 분석에서도 유사한 rtACS 과정을 거친 후 치료받은 눈의 거의 3분의 2가 약 1년 동안 진행을 “멈췄다”는 사실을 발견했습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov): 1년 동안 중앙값 MD가 14.0dB에서 13.4dB로 개선되었으며(p<0.01), 약 63%의 눈에서 MD가 안정적이거나 더 좋게 나타났습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 이에 비해 일반적인 녹내장 환자는 평균적으로 연간 약 0.5dB씩 악화되므로, 이러한 안정성은 주목할 만합니다.

그러나 다른 연구들은 이러한 열기를 식혔습니다. 16명의 진행성 녹내장 환자를 대상으로 한 더 작은 RCT(Ramos-Cadena et al., 2024)는 2주 동안 10회의 rtACS 세션(이마/뺨 전극을 통해 0.45~1.5mA의 10Hz 사인파)을 적용하고 1개월까지 추적 관찰했습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 해당 시험에서는 객관적인 시력 검사에서 유의미한 변화가 없었습니다 – 시력, 대비 감도, Humphrey 시야 MD 모두 위약군을 넘어 개선되지 않았습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). (위약군은 실제로 초기 시야가 약간 개선되었다가 나중에 감소했는데, 이는 연습 효과를 시사합니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).) 치료군은 시력 관련 환자 보고 삶의 질(근거리 활동, 의존도, 정신 건강)이 더 높았다고 보고했지만 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), 기능적 개선은 동반되지 않았습니다. 주목할 만한 점은, 이 환자들에게 심각한 부작용은 발생하지 않았으며, 경미한 따끔거림이나 포스펜 감각만 보고되었습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

요약하자면, rtACS 시험에서의 이점의 크기는 미미하고 일관적이지 않았습니다. Gall 연구의 24% VF(시야) 개선은 크게 들리지만, 이는 단지 몇 달 동안 지속된 평균 상대적 개선을 나타냅니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 이와 대조적으로, Ramos-Cadena의 이중맹검 시험에서는 1~4주 동안 유의미한 시야 또는 대비 감도 개선이 나타나지 않았습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 마찬가지로, 2021년 독일의 “실생활” 코호트 연구는 1년 동안 안정화(평균 감소 없음)를 시사했지만 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), 대조군이 없으므로 이는 예상되는 변동성을 부분적으로 반영할 수 있습니다. 실제로 rtACS로 보고된 시야 개선은 작고(몇 데시벨) 단기적이며, 치료를 반복하지 않으면 몇 주 후에 사라지는 경우가 많습니다. 대비 감도 변화는 더욱 덜 분명했습니다: 2024년 RCT에서는 어느 그룹도 측정 가능한 대비 역치 개선을 보이지 않았습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

핵심 쟁점은 위약/연습 효과입니다. 반복적인 시야 검사를 수행하는 것 자체가 작은 “학습” 개선을 유발할 수 있습니다. Ramos-Cadena 연구에서 위약군은 일시적인 시야 개선을 보였다가 나중에 감소했는데, 이는 이러한 현상을 보여줍니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 따라서 실제 자극에 따른 모든 미미한 시야 개선은 대조군에서 발생하는 현상과 비교하여 판단해야 합니다. 현재까지 이를 판단할 만큼 충분히 큰 시험은 소수에 불과하며, 그 결과는 엇갈립니다. 종합적으로 볼 때, 일부 연구(예: Gall 2016 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov))에서는 치료법이 위약에 비해 통계적 개선을 주장하지만, 다른 연구(예: Ramos 2024 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov))에서는 그렇지 않습니다. 보고된 미미한 개선의 임상적 유의성(환자가 얼마나 더 잘 보는지)은 여전히 불확실합니다.

일반적인 rtACS 매개변수는 녹내장 연구에서 대략 10회 세션, 각 세션은 약 25~40분 길이로, 5~20Hz의 저강도(2mA 미만) 교류 전류를 사용했습니다. 예를 들어, Ramos-Cadena는 5일 연속(각 30분)으로 점진적으로 증가하는 진폭(0.45~1.5mA)의 10Hz 사인파를 사용했고, 이후 5일 동안은 각 40분씩 적용했습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 다른 프로토콜은 주파수(종종 약 10Hz, 때로는 최대 37Hz의 교류 대역)와 전극 배치에서 다양했습니다. 실제로 연구자들은 환자에게 포스펜(짧은 섬광)을 유발할 만큼 충분히 강한 전류를 선택합니다.

안전성

모든 시험에서 전기 자극은 잘 견뎌졌습니다. TES RCT에서는 치료 관련 심각한 이상 반응이 발생하지 않았습니다 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). 주요 부작용은 경미하며: 눈꺼풀 따끔거림 또는 경련, 일부 환자는 자극 중에 전류 감각이나 경미한 두통을 느낄 수 있습니다. 2024년 rtACS 시험에서는 심각한 이상 반응이 전혀 보고되지 않았습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 실제로 유럽에서는 1,000명 이상의 환자가 의료 감독하에 10일간의 rtACS 과정(10×60분)을 이미 받았으며, 심각한 해로움 보고는 전무합니다 (www.ophthalmologytimes.com). 전반적으로 환자에 대한 위험은 일시적인 불편함을 제외하고는 무시할 수 있는 수준으로 보이며, 이는 새로운 치료법을 갈망하는 환자들에게 이러한 방법들이 매력적인 한 가지 이유입니다.

차세대 치료법

장치 및 가용성: 현재 녹내장 전기 자극은 주로 연구 또는 틈새 임상 서비스입니다. 하나의 상업용 시스템인 Eyetronic Nextwave는 고글을 통해 경안와 ACS를 제공하며, 모든 시신경 병증(녹내장 포함)에 대해 유럽에서 CE 마크를 획득했습니다 (ichgcp.net). 독일 및 일부 다른 국가에서 사용되고 있지만 보험 적용은 되지 않으므로, 환자들은 일반적으로 자비로 지불합니다. 미국에서는 Eyetronic 치료가 임상 시험에서만 제공됩니다. 특히, Sunita Radhakrishnan 박사(샌프란시스코 녹내장 센터)는 최근 그러한 시험에서 미국 최초의 환자를 치료했습니다 (www.ophthalmologytimes.com). 등록된 Eyetronic 시험은 1시간 자극(매일) 10회 세션을 계획하고 있으며, 1년 동안 Humphrey 시야를 추적할 예정입니다 (ichgcp.net).

다른 “차세대” 연구 접근 방식에는 이식형 자극기가 포함됩니다. 예를 들어, 최근 전임상 연구에서는 지속적인 펄스를 전달하는 맥락막상 망막 임플란트(망막과 맥락막 사이에 배치된 전극 배열)를 테스트했습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 고양이에서 이 임플란트를 통한 만성 초역치 자극은 망막 손상이나 안전성 문제를 일으키지 않았습니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 따라서 이식형 장치는 언젠가 매일 병원을 방문할 필요 없이 지속적인 신경 보호 전류를 제공할 수 있을 것입니다 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). 한편, 홍콩 GREAT 연구와 같은 시험들은 잔여 시력을 향상시키기 위해 시력 훈련(지각 학습)과 결합된 머리 착용 경두개 자극기를 탐색하고 있습니다. 요컨대, 신경 자극을 더욱 개인화하고(예: MRI 맞춤형 전극 배치 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)) 사용자 친화적으로 만들기 위한 노력이 진행 중입니다.

결론

전기 자극 요법은 녹내장에 대한 흥미로운 신호 증폭 전략을 제공하지만, 진정한 신경 회복을 달성하는지는 여전히 불확실합니다. 초기 연구들은 시야와 환자가 보고한 시력에서 가끔 작은 개선을 보이지만, 결과는 일관되지 않았고, 개선(있다면)은 일반적으로 단기적이었습니다. 과학적 근거(BDNF 상향 조절, 항-세포사멸, 피질 가소성)는 동물에서 견고하지만 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), 환자에서의 증거는 아직 미미합니다. 이러한 치료법이 위약 이상으로 실제로 얼마나 도움이 되는지 확인하기 위해서는 더 많은 대규모 위약 대조 시험이 필요합니다. 현재로서는 전기 자극은 실험 단계에 머물러 있으며 – 안전하지만 입증되지 않았으므로 – 표준 안압 저하 치료를 대체해서는 안 됩니다. 의료진과 환자들은 더 강력한 증거를 위해 진행 중인 시험(예: VIRON 연구)을 주시해야 합니다. 만약 확인된다면, 비침습적 신경 조절은 안압 조절을 넘어 시력을 보존하는 귀중한 보조 요법이 될 수 있으며, 궁극적으로 녹내장 환자에게 실제적인 시력 개선의 기회를 제공할 수 있을 것입니다.