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초미세먼지가 치매를 일으킨다?

2017-02-02

초미세먼지에 노출되면 알츠하이머병 및 기타 치매의 발병 위험이 유의하게 커진다는 새로운 연구가 발표되었다. 이는 이전의 연구에서 대기오염과 인지기능의 쇠퇴 사이의 상관관계에 대한 관점을 더욱 강화시키는 것이다.

연구결과에 따르면, 직경 2.5 μm 이하의 초미세먼지(PM2.5)에 높은 수준으로 노출된 경우 노출 수준이 낮은 경우에 비해 노인 여성의 치매 위험이 90% 이상 증가하는 것으로 나타났다. 이 연구의 제1저자인 Southern California 대학(USC) 레오나드 데이비스 노년학대학(Leonard Davis School of Gerontology)의 Caleb Finch 교수와 연구진은 이러한 결과를 인구집단에 적용할 때 치매의 약 1/5이 PM2.5로 인해 발병할 수 있다고 설명했다. 이러한 결과는 최근 Translational Psychiatry 에 게재되었다.

미세먼지(PM, Particulate Matter)는 입자의 크기에 따라 지름이 10 μm 이하인 미세먼지(PM10), 지름이 2.5 μm 이하인 초미세먼지(PM2.5)로 나뉘며, 발전소 또는 자동차 등에서 연료를 태우면서 방출된다. PM2.5는 PM10의 1/4 정도로 매우 작아(사람의 머리카락 직경의 약 1/30 크기) 대부분 폐포까지 침투해 심장질환 및 호흡기 질환을 일으킨다.

미국 환경보호국(EPA, United States Environmental Protection Agency)에 따르면, 미세먼지에 노출 시 심장마비, 천식 및 폐기능 감소의 위험이 증가할 뿐만 아니라 심장질환이나 폐질환을 가지고 있던 환자의 조기 사망이 증가할 수 있다고 한다. 또한 최근 몇 년간의 연구결과에서는 대기오염에의 노출로 치매의 위험이 증가할 수 있다고 보고해왔고, Finch 교수와 연구진은 이러한 상관관계를 더 깊게 조사하기로 하였다.


■ PM2.5에 많이 노출되면 알츠하이머 발병 위험 92% 증가해
연구진은 치매에 대한 WHI(Women's Health Initiative) 연구의 일부인 WHIMS(Women's Health Initiative Memory Study)에 참여한 미국 48개 주의 여성 3,647명의 데이터를 분석하여 이와 같은 결과를 얻었다. 이들의 연령은 65-79세였으며 연구등록 당시 치매가 없었다. WHIMS 연구에서는 참가자의 인지기능을 매년 평가하였다.

연구진은 미국 환경보호국의 데이터를 사용하여 이들의 거주지에서의 PM2.5 노출을 추정했다. PM2.5가 낮은 지역에서 살았던 여성과 비교했을 때 PM2.5가 높은(2012년 미국 환경보호국의 허용한도인 1입방 미터당 35μg를 초과하는) 지역에 거주한 여성들은 전반적인 인지능력 감소(global cognitive decline)의 위험이 81% 높았으며 알츠하이머병 및 기타 치매 발생위험이 92% 증가했다.

이러한 결과는 인종, 민족, 사회경제적 지위, 생활방식 및 기타 질병의 유무를 포함한 수많은 교란변수(confounding factors)를 보정한 것이다. 연구진은 이러한 결과가 인구집단에서 실제로 나타난다면 PM2.5에 많이 노출될 경우 치매발병의 약 21%에 기여할 수 있다고 추정했다.


■ 대기오염이 아포지단백(APOE ε4) 유전자의 플라크 형성을 촉진시켜
연구에 의하면, 알츠하이머병 위험과 관련된 아포지단백(APOE ε4) 유전자를 가진 여성에서 PM2.5 노출로 인한 전반적인 인지능력 저하 및 치매 위험의 증가되는 경우가 가장 많았다. 때문에 연구진은 APOE ε4 보유 시 PM2.5 노출이 뇌에 미치는 영향을 조사하기 위해 쥐를 통해 실험하였다.

연구진은 최첨단 입자농축기를 사용하여 APOE ε4 유전자를 가진 암컷 생쥐그룹과 가지지 않은 그룹에 15주 동안 나노크기의 대기오염 물질을 노출시켰다. 연구의 공동저자인 USC Viterbi 공과 대학의 Constantinos Sioutas는 입자 농축기의 역할에 대해 전형적인 도시지역의 공기를 고속도로의 공기 또는 베이징과 같이 심하게 오염된 도시의 공기로 변환해주는 것이라고 설명하였다. 그는 실험을 통해 노출을 테스트하고 신경발달에 대한 악영향 또는 신경을 퇴행시키는 효과를 평가했다고 덧붙였다.

APOE ε4 유전자가 없는 쥐와 비교했을 때 이 유전자를 보유한 쥐들은 뇌에 β-amyloid 플라크가 60% 정도 더 축적된 것으로 밝혀졌다. β-amyloid 단백질은 뉴런을 파괴한다고 알려져 있다.

이 연구결과는 초미세먼지가 치매 위험과 관련되었다는 "명백한 증거"이며, 초미세먼지에 노출되면 β-amyloid 축적을 악화시킬 수 있다는 최초의 근거를 제공한다고 연구진은 말했다. 또한 사람 및 쥐 실험을 통해 얻은 데이터는 미세먼지가 신경을 퇴행시키는 효과가, 병리학적인 뇌의 노화와 알츠하이머병의 주된 유전적 위험인자(major genetic risk factor)인 APOE4 유전자와 환경의 상호작용일 수 있다는 최초의 근거를 제공한다고 덧붙였다.

PM2.5 노출과 치매 위험의 증가 사이의 연관성은 PM2.5 오염으로 인한 전세계적인 질병 부담이 과소평가(underestimated)되었다는 것을 시사한다.

연구진은 PM2.5 노출이 남성과 여성 모두에서 인지기능에 얼마나 영향을 미치는지를 평가하기 위한 추가 연구를 수행할 계획이다.

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