초미세먼지(PM2.5)가 뇌혈관 기능을 저하시켜 뇌 건강에 악영향을 미친다는 사실이 국내 연구진에 의해 처음으로 기전 수준에서 밝혀졌다.

한국뇌연구원은 치매연구그룹 김도근 박사팀이 울산과학기술원(UNIST), 국가독성과학연구소(KIT)와 공동으로 초미세먼지의 신경독성 기전을 규명했다고 밝혔다.

그동안 초미세먼지는 폐와 심혈관 질환의 위험 요인으로 알려져 있었으나, 뇌에 미치는 구체적인 영향과 작용 경로는 명확히 규명되지 않았다. 연구진은 뇌 환경 유지에 필수적인 뇌혈관 내피세포에 주목했다.

연구 결과에 따르면, 초미세먼지는 뇌혈관 내피세포의 아릴 탄화수소 수용체(AHR)를 활성화해 세포 내 미토콘드리아 기능을 저하시켰다. 이에 따라 에너지 생산 능력이 감소하고 혈관 조절 기능이 약화되면서 뇌로 공급되는 혈류량이 줄어드는 것이 확인됐다.

뇌혈관과 성상교세포 등 주변 세포 간 상호 작용에도 이상이 관찰됐으며 뇌의 항상성을 무너뜨릴 수 있다는 점도 확인됐다.

이 같은 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 제시했다는 점에서 주목된다.

김도근 한국뇌연구원 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 "환경 오염과 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 "환경 보건, 정책, 연구 개발 등에 적용 가능성을 높였다"고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '저널 오브 하저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)' 최신호에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국뇌연구원과 국가독성과학연구소 기관고유사업, 바이오·의료 기술 개발사업, 신진연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.