미세먼지로 인해 얇아지는, 대뇌피질

COVID-19가 준 선물, 어색하지 않은 마스크

치매과 연관있는 대뇌피질 4엽, 그 두께

알츠하이머병에서 가장 문제되는 부위, 해마·대뇌피질

뇌에서 축적되는 치매단백질, Aβ단백질·타우단백질

초미세먼지는 거뜬히 막을 수 있는, 고성능 마스크

[Shorts] https://www.youtube.com/shorts/ZVA1zcchJpY

 

봄철이 다가오면서 초미세먼지 수치가 100㎍/㎥ 가까이로 솟구치는 날들이 많다. 20~30년 전에는 봄철 황사 정도만 신경쓰고 살았던거 같은데, 현재는 미세먼지에 더하여 초미세먼지까지 신경쓰며 외출을 해야 한다. 2023년 3월 20일 부터는 대중교통에서도 마스크 착용의무가 해제되면서, 일상이 COVID-19로부터 확실히 벗어났음을 느낄 수 있다. COVID-19가 우리에게 준 선물을 하나 말하자면, 마스크 착용의 습관화를 통해 많은 사람들이 마스크가 인체에 미치는 이점을 비교적 짧은 시간 내에 알게 되었다는 점이다. 최근에 대기오염물질이 뇌를 공격하여 알츠하이머병의 위험을 높인다는 연구결과가 나왔다는 보도가 있었다. 이와 관련하여 대기오염물질이 뇌에 미치는 영향, 알츠하이머병, 그리고 마스크의 효능에 대해서 알아보자.

대기오염물질이 뇌에 미치는 영향

국내 한 연구팀은 대기오염 물질이 대뇌피질의 두께를 얇게 만들어 알츠하이머병의 위험도를 높인다고 밝혔다. 대기오염물질은 1차적으로 호흡기를 통해 폐에 염증(특히 뇌에 도달하면서 신경염증)을 만들고, 이 염증이 2차적으로 인체 전반에 퍼지면서 다양한 질환을 유발한다. 이전 글 <인체 내 작은 우주, 뇌>에서 뇌의 가장 바깥표면을 이루는 대뇌피질은 주름져 있으며, 여기서 언어·감각·운동·판단·공간지각 등 고등정신작용이 이뤄진다고 언급하였다. 대뇌피질 두께의 변화는 뇌질환과 깊은 연관을 가지는데, 실제로 알츠하이머병 환자의 대뇌피질 두께는 2.2mm로 건강한 일반인 평균 2.5mm 대비하여 10% 이상 얇다고 한다. 대기오염물질의 농도가 올라가면서 대뇌피질 두께는 감소했으며, 대기오염물질로 인한 대뇌피질 감소 양상이 알츠하이머병 환자의 대뇌피질 위축 부위와 흡사했다고 한다. 사고력·주의력·공간지각력·기억력을 관장하는 4엽(전두엽·측두엽·두정엽·뇌섬엽) 부위가 쪼그라들면, 그 기능이 떨어져 치매가 발병한다. 대기오염물질에 노출된 대상자들은 알츠하이머병 환자와 마찬가지로 4엽 모두 위축되어 있다고 한다.

고장난 뇌, 알츠하이머병

알츠하이머병(Alzheimer's disease)은 가장 흔한 형태의 치매로, 뇌기능·인지능력를 유발하는 질병이다. 알츠하이머병에서 가장 문제되는 부위는 해마·대뇌피질이다. 해마(hippocampus)는 알츠하이머병 초기단계에서 가장 먼저 영향을 받는 부위로 기억생성에 중요한 역할을 하는데, 해마의 손상은 새로운 정보를 기억하는데 어려움을 겪게 된다. 알츠하이머병이 진행되면서 대뇌피질이 점차적으로 손상되며, 이는 인지·언어·사고·판단 등의 기능을 저하시킨다. 대뇌피질 손상이 심해지면서 환자는 일상생활의 독립성을 잃게 된다. 대뇌피질 4엽 중 전두엽은 의사결정·계획·성격·사회적 행동 등의 기능과 연관있는데, 전두엽의 손상과 함께 행동·감정의 조절이 어려워지면서 사회적 상호작용이 불가능해지게 된다. 

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알츠하이머병 원인, 단백질

정확한 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 몇 가지 주요 요인과 이론이 제시되고 있다. 이들 요인들이 뇌의 뉴런이 손상시킴으로 인해 뇌의 세포 간 연결이 약화되고 뇌 기능이 저하된다고 한다.

 

요인 1) 아밀로이드 베타 단백질

아밀로이드 베타(Aβ, Amyloid Beta) 단백질은 뇌에서 정상적으로는 생성·제거되는 작은 단백질 조각이다. 그러나 알츠하이머병으로 인해 Aβ단백질이 제대로 제거되지 않은 채 축적될 수 있는데, 이렇게 축적된 Aβ단백질은 뉴런 주변에 아밀로이드플라크(amyloid plaque)를 형성하게 된다. 뉴런 사이에 쌓인 아밀로이드플라크는 시냅스를 파괴시킴으로써, 뉴런 간의 신호전달을 방해하면서 염증반응을 유발시킨다. 결국 뉴런의 기능장애를 초래하게 된다. 이 과정은 알츠하이머병 환자의 인지기능 저하와 뇌병적 변화와 관련이 있다고 한다.

아밀로이드 플라크와 신경섬유 매듭 그림

요인 2) 타우 단백질

Aβ단백질의 축적은 알츠하이머병 발병의 초기단계로 여겨지고, 이후 타우단백질에 의한 병리학적 변화가 발생하게 된다. 타우단백질에 의한 과정은 최초 알츠하이머병 징후가 나타나기 약 15년 전부터 시작되는 것을 알려진다. 타우(Tau) 단백질은 뉴런의 미세소관(microtubules)에 부착해 뉴런 형태를 안정화시키고 세포분화를 돕는 역할을 한다. 하지만 알츠하이머병 환자는 타우단백질가 망가지면서 과인산화(hyper-phosphorylation)된 변성단백질로 신경섬유가 엉켜서 축적된 신경섬유매듭(neurofibrillary tangles)을 구성하게 된다. 이 신경섬유매듭은 뉴런 내 미세소관에 제대로 결합하지 못하게 하고 결국 신경세포는 제기능을 하지 못하고 사멸​하게 된다.

뉴런의 미세소관이 분해되는 그림 [출처:Wikimedia Commons/NIA/NIH]

대기오염물질의 방패, 마스크

COVID-19로 인해 전세계적으로 고성능 마스크의 보급이 보편화되었는데, 이는 초미세먼지를 포함한 대기오염물질들이 인체로 유입되는 것을 효과적으로 차단해준다. 미세먼지·초미세먼지는 다음의 기준과 같은 미세입자 상태의 대기오염물질을 말하는데, 주로 공장·차량 등에서 배출되는 대기오염물질과 자연발생한 황사 등이 섞여서 발생한다.

 

미세먼지 : 지름 10㎛(마이크로미터) 이하

초미세먼지 : 지름 2.5㎛ 이하  

 

다행히 2.5㎛ 보다 훨씬 작은 크기의 입자를 차단하는 고성능 마스크가 전 세계적으로 보급되고 있다. 우선 미국 국립직업안전건강연구소(NIOSH)의 기준에 따라 0.3㎛ 크기의 입자를 95% 이상 필터링하는 능력을 인증 받은 N95 마스크가 있다. 중국도 0.3㎛ 크기의 입자를 95% 이상 필터링하는 능력을 인증 받은 KN95 마스크가 있다. 유럽의 EN-149 표준에 따른 마스크 등급으로, 0.3㎛ 크기의 입자를 94% 이상 필터링하는 능력을 가지는 FFP2 마스크가 있다. KF94 마스크는 대한민국의 기준에 따라 0.4㎛ 크기의 입자를 94% 이상 필터링하는 능력을 인증 받은 마스크이다.

마스크를 사용할 때는 밀착력·교체주기가 중요하다. 얼굴에 밀착되지 않으면 미세먼지·초미세먼지가 마스크의 틈새를 통해 들어올 수 있으므로, 반드시 코·입을 완전히 덮도록 착용해야 한다. 또한 마스크의 필터링 능력은 시간이 지남에 따라 저하될 수 있는 바, 이는 시간이 지남에 따라 쌓인 습기·오염물질이 마스크의 필터성능을 저하될 수 있기 때문이다. 고성능 마스크의 가격은 일반적인 마스크보다 높을 수 있지만, 초미세먼지를 걸려내는 성능에서 확연한 차이를 보이는 만큼 가급적 고성능 마스크를 선택하는 것이 좋다.

 

COVID-19 팬데믹 전에는 봄날의 따스함이 반가워서 마스크 없이 야외를 몇 시간씩 걷고는 했다. 2013년 봄날의 퇴근길에 을지로입구에서 출발하여 동대문·왕십리를 거쳐서 걸은 후에 독한 감기·몸살을 앓았던 기억이 있다. 아마도 황사에 따른 대기오염물질의 과다흡입으로 인해 폐에 염증이 발생하면서, 면역이 급격히 떨어진 영향이 아닐까 한다. 알츠하이머병을 일으키는 요인들은 다양하겠지만, 대기오염물질도 그 중 하나임은 분명해 보인다. 외출할 때는 스마트폰으로 대기오염 정도를 반드시 확인하고, 오염수치가 높다면 고성능 마스크를 착용하는 것이 우리의 소중한 몸과 정신을 지키는 길이 아닐까 한다.

 

[Music] 기억날 듯 망각하는

https://www.youtube.com/watch?v=jlrtngaQois

Forgetting as if to Remember #기억날 듯 망각하는