"치매 환자에 미세먼지는 치명적"

KIST, 탄소 미세먼지에 노출된 신경세포 실험 결과 공개
치매 환자 뇌 신경세포에 독성 단백질 덩어리 만들어내

(수원=뉴스1) 김영운 기자 = 수도권의 미세먼지 농도가 한때 '나쁨' 수준을 보인 29일 오전 경기도 수원시 팔달산에서 내려다본 수원 시내가 뿌연 모습을 보이고 있다. 2021.11.29/뉴스1 /사진=뉴스1화상

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원 (KIST) 이효진·김기훈·김홍남 박사팀이 초 미세먼지 속 탄소 덩어리가 치매 환자에게 치명적이라는 사실을 알아냈다. 또한 뇌 신경세포가 탄소 덩어리에 노출됐을때 뇌 손상에 관여하는 핵심 유전자를 찾아냈다.

이효진 박사는 12일 "이번 연구결과는 탄소 미세먼지에 반응하는 유전자가 반응하지 않게끔 할 수 있는 약물을 개발하는데 도움이 될 것"이라고 말했다.

탄소 미세먼지는 미세먼지 중 20~50%를 차지하고 있다.

탄소 미세먼지는 0차원의 탄소점(카본 닷), 점의 집합 선 형태인 1차원의 탄소나노튜브(카본 나노튜브), 선의 집합 면 형태인 2차원의 그래핀, 그리고 면의 집합 입체인 3차원의 탄소덩어리(다공성탄소나노입자) 등 다양한 형태로 존재한다.

연구진은 신경세포에 다양한 탄소 미세먼지를 국내 초미세먼지 기준 '나쁨'에 해당하는 농도(50㎍/㎥)로 노출시킨 뒤 반응을 살펴봤다.

그결과 신경세포를 탄소덩어리와 탄소 나노튜브에 72시간 노출했을때 자극을 받아 지속적으로 비정상적인 긴장상태를 유지했다. 이 신경세포는 별다른 자극없이도 탄소 미세먼지에 노출된 것만으로도 계속해서 과도한 신경전달물질을 뿜어냈다. 또 14일동안 노출하자 신경세포가 죽었다.

이와함께 신경세포에 치매와 관련된 아밀로이드 베타 단백질이 있을경우 이 현상이 더욱 악화됐다. 미세먼지가 퇴행성 뇌질환을 유발하는 병원체인 아밀로이드 베타나 타우 단백질과 상호작용해 독성 뇌단백질 덩어리를 만들었다. 이 박사는 "같은 농도의 미세먼지라도 일반인보다 퇴행성 뇌질환을 앓고 있는 환자에 더 치명적일 수 있다"고 말했다.

뿐만아니라 신경세포 속 탄소 미세먼지에 반응하는 원인을 밝혀내기 위해 유전자를 분석했다. 그결과 뇌 세포에 풍부한 'Snca'라는 유전자가 관여한다는 사실을 밝혀냈다.

이를 증명하기 위해 연구진은 유전자 가위로 'Snca' 유전자를 제거한 신경세포를 탄소 미세먼지에 노출시켰다. 그결과 신경세포는 비정상적인 긴장상태를 보이지 않았으며, 무분별한 신경전달물질을 분비하지도 않았다.

연구진은 현재 세포실험 다음단계인 동물실험을 진행중이다. 이효진 박사는 "치매에 걸린 실험쥐를 만든 뒤 쥐 뇌에 탄소 미세먼지를 노출시키는 실험을 진행중"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 생체재료 분야 국제학술지 '바이오머티리얼즈(Biomaterials)' 최신 호에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자