한국뇌연구원(KBRI, 원장 서판길)은 치매연구그룹 김도근 박사와 울산과학기술원(UNIST), 국가독성과학연구소(KIT)와 공동으로 초미세먼지(PM2.5)가 뇌혈관 기능을 저하시켜 뇌 건강에 악영향을 미치는 신경독성 기전을 규명했다고 전했다.

초미세먼지는 그동안 폐와 심혈관 질환의 위험 요인으로 알려져 왔으나, 뇌에 미치는 구체적인 영향과 작용 경로는 베일에 싸여 있었다. 이에 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.

또 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.

교신저자인 김도근 박사(한국뇌연구원)는 "이번 연구는 초미세먼지가 뇌 환경 유지 기능에도 영향을 줄 수 있음을 보여준 성과"라며 "앞으로도 국민 뇌 건강 보호에 기여하겠다"고 말했다.

공동교신저자인 박계명 교수(UNIST)는 "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 말했다.

연구진, 박계명 UNIST 교수, 황성수 UNIST 연구원(우측, 공동 제1저자). UNIST 제공

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공동교신저자인 이규홍 박사(KIT)는 "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 말했다.

초미세먼지에 의한 뇌 손상 기전.

이번 연구 결과는 국제학술지 '저널 오브 하저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)' 최신호에 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국뇌연구원과 국가독성과학연구소 기관고유사업, 바이오·의료기술개발사업, 신진연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

영남취재본부 김수로 기자 relationship6007@asiae.co.kr
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