초미세먼지에 의한 혈관-우선 뇌 손상 기전.[한국뇌연구원 제공]

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국뇌연구원(KBRI)은 치매연구그룹 김도근 박사와 울산과학기술원(UNIST), 국가독성과학연구소(KIT)와 공동으로 초미세먼지(PM2.5)가 뇌혈관 기능을 저하시켜 뇌 건강에 악영향을 미치는 신경독성 기전을 규명했다고 밝혔다.

초미세먼지는 그동안 폐와 심혈관 질환의 위험 요인으로 알려져 왔으나, 뇌에 미치는 구체적인 영향과 작용 경로는 베일에 싸여 있었다. 연구진은 뇌 환경 유지에 필수적인 뇌혈관 내피세포에 주목해 그 변화를 분석했다.

연구 결과, 초미세먼지는 뇌혈관 내피세포의 아릴 탄화수소 수용체(AHR)를 활성화해 세포 내 에너지 공장인 미토콘드리아 기능을 저하시켰다. 이로 인해 세포의 에너지 생산 능력이 감소하면서 혈관 조절 기능이 약화되고, 결과적으로 뇌로 공급되는 혈류량이 줄어드는 것을 확인했다.

또한 뇌혈관과 성상교세포 등 주변 세포 간 상호작용에도 이상이 관찰됐다. 이러한 변화는 뇌 속 노폐물 제거와 물질 교환을 담당하는 시스템에 차질을 빚어 뇌의 항상성을 무너뜨릴 수 있음을 시사한다.

특히 이번 변화는 기억과 학습의 핵심 영역인 해마(hippocampus)에서 두드러졌다. 해마는 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환과 밀접한 부위인 만큼 대기오염과 같은 환경 요인이 장기적으로 뇌 기능 변화와 연결될 수 있다는 과학적 근거를 제시한 것이다.

이번 연구는 초미세먼지가 뇌혈관 기능을 시작으로 뇌 환경 전반에 연쇄적인 영향을 미치는 과정을 기전 수준에서 규명했다는 점에서 의미가 크다.

이번 연구를 수행한 공동연구진.[한국뇌연구원 제공]

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

김도근 박사는 “이번 연구는 초미세먼지가 뇌 환경 유지 기능에도 영향을 줄 수 있음을 보여준 성과”라며 “앞으로도 국민 뇌 건강 보호에 기여하겠다”고 말했다.

박계명 UNIST 교수는 “초미세먼지가 뇌혈관 세포의 에너지 대사를 저하시켜 혈관 기능과 뇌 환경에 연쇄적 변화를 일으키는 과정을 규명했다”며 “환경오염과 뇌질환 간 연관성을 이해하는 기초 근거를 마련했다”고 밝혔다.

이규홍 KIT 박사는 “우리나라 대기 미세먼지의 독성학적 특성을 정밀하게 재현함으로써, 일상적으로 노출되는 미세먼지의 위험성을 실제와 가깝게 반영했다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “이를 통해 우리나라의 환경보건, 정책, 연구개발 등에 적용 가능성을 높혔다”고 전했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘저널 오브 하저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)’ 최신호에 게재됐다.