정의 및 개요
미주신경자극술(vagus nerve stimulation, VNS)은 제10뇌신경인 미주신경(vagus nerve)에 전기 자극을 전달하여 뇌와 자율신경계의 기능을 조절하는 신경조절치료이다. 1988년 인간에게 처음 적용된 이래 1997년 FDA가 치료 저항성 뇌전증의 보조 치료로 승인하였고, 2005년 치료 저항성 우울증에도 승인 적응증이 확대되었다 [1][2].
미주신경은 뇌간에서 시작하여 심장, 폐, 소화관, 복부 장기까지 이어지는 광범위한 신경으로, 자율신경계 부교감신경 섬유의 약 75%를 구성한다. VNS는 이 신경을 전기적으로 활성화하여 뇌 기능과 자율신경 균형에 광범위한 영향을 미친다.
작용 기전
전기 자극이 미주신경을 통해 뇌간의 핵(nucleus tractus solitarius, NTS)으로 전달되고, 이후 시상(thalamus), 편도체(amygdala), 시상하부(hypothalamus), 대뇌피질로 퍼진다 [4]. 이 경로를 통해 신경전달물질(노르에피네프린, 세로토닌, GABA, 아세틸콜린) 방출이 조절되고, 뇌 전반의 흥분-억제 균형이 변화한다.
항염증 반사(inflammatory reflex)는 VNS의 중요한 효과 기전이다 [3]. 미주신경 원심성 섬유가 비장과 내장의 면역 세포에 신호를 보내 TNF-알파, IL-1β 등 염증성 사이토카인의 분비를 억제한다 [3]. 이 기전을 통해 VNS가 염증성 질환에 치료 효과를 발휘한다.
자율신경 조절 측면에서 VNS는 부교감신경 활성을 증가시키고 교감신경 과활성을 억제하여 자율신경 균형을 회복시킨다. 심박변이도 증가, 혈압 안정화, 심박수 감소가 보고된다.
침습적 VNS (Implanted VNS)
침습적 VNS는 왼쪽 목에서 미주신경에 전극을 감고, 전기 자극 장치(pulse generator)를 쇄골 아래 피부 속에 삽입하는 수술로 시행된다. 장치는 프로그래밍 가능하며, 외래에서 자극 강도, 빈도, 지속 시간을 조절한다.
치료 저항성 뇌전증에서 발작 빈도를 약 50% 이상 감소시키는 환자가 전체의 약 40~50%로 보고된다 [1]. 발작 감소 효과는 시간이 지남에 따라 점진적으로 증가하는 경향이 있다 [1]. 치료 저항성 우울증에서 1년 이상 장기 치료 시 반응률이 약 30~40%로 보고되었으나, 단기 무작위 대조시험에서 위약과의 차이가 제한적이었다 [2].
흔한 부작용으로는 자극 중 쉰 목소리, 기침, 연하 곤란, 목 불편감, 호흡 곤란이 있다. 대부분 자극이 끝나면 사라진다.
비침습적 VNS (tVNS)
귀 tVNS (Auricular tVNS)
귀의 이갑개 또는 이주 부위에는 미주신경의 귀 분지(Arnold's nerve)가 분포한다 [4]. 이 부위에 소형 전극을 부착하고 경피적 전기 자극을 전달하면, 미주신경 구심성 신호가 뇌간을 통해 광범위한 뇌 영역에 전달된다 [4].
fMRI 연구에서 귀 tVNS가 뇌간, 변연계, 전전두엽 등 침습적 VNS와 유사한 뇌 영역을 활성화하는 것이 확인되었다 [4]. 귀 tVNS는 부작용이 적고 비용이 낮으며 가정에서 사용 가능한 장점이 있다.
경부 tVNS (Cervical tVNS)
목 부위에 전극을 대고 피부를 통해 경부 미주신경을 자극하는 방법이다. GammaCore 기기가 FDA 승인을 받아 군발두통, 편두통, COVID-19 관련 호흡 부전에 적용된다.
두통 적응증
군발두통 급성 치료에 비침습 경부 VNS(gammaCore)가 유럽 지침에서 권고 치료로 포함되었다. 편두통 예방에서도 무작위대조시험(EVENT study)에서 귀 VNS가 발작 빈도를 유의하게 감소시키는 효과가 보고되었다 [5].