나노플라스틱, "장-간-뇌" 파괴: 알츠하이머병의 새로운 위협

모나쉬 대학교(호주)와 사우스차이나 이공대학교(중국)의 과학자들은 환경 과학 및 기술 에 배경 오염과 동일한 용량의 폴리스티렌 나노플라스틱(PSNP)이 알츠하이머병(AD)의 전형적인 뇌 증상을 악화시킬 뿐만 아니라 장-간-뇌 축을 따라 중추 신경계를 넘어 병리를 확산시킬 수 있음을 보여주는 자세한 전임상 연구를 발표했습니다.

필수 조건

플라스틱 오염은 보편적인 환경 요인이며, 나노플라스틱(<100nm)은 모든 생태계에 스며듭니다. 최근 몇 년 동안 나노플라스틱이 건강에 미치는 영향에 대한 우려가 제기되었지만, 신경퇴행성 질환과의 연관성은 아직 제대로 밝혀지지 않았습니다.

모델 및 디자인

• 동물 모델: AD의 주요 지표(β-아밀로이드 축적, 타우 병리학)를 재현하는 APP/PS1 형질전환 마우스.
• 노출: 12주 동안 0.1~1mg/kg/일 수준의 음용수를 통해 50nm PSNP를 섭취하는 것은 인간에게 현실적인 범위입니다.
• 인지 기능 평가: 모리스 미로 테스트 및 사물 인식.
  • 조직 분석:
  • 뇌 면역조직화학(마커 Iba1, GFAP, β-아밀로이드, p-tau)
  • 미생물군을 위한 대변의 16S rRNA 시퀀싱
  • 간 조직학(HE 염색, 오일 레드 O)
  • 전신 혈장 사이토카인 프로파일(IL-6, TNF-α에 대한 ELISA)

주요 결과

1. 신경 염증 및 신경 퇴행의 가속화

• 미세아교세포 및 성상세포 반응: 해마와 피질의 Iba1⁺ 미세아교세포와 GFAP⁺ 성상세포 수는 노출되지 않은 APP/PS1에 비해 45~60% 증가했습니다(p<0.01).
• 아밀로이드 플라크와 p-tau: 플라크 면적은 35% 증가하였고 인산화된 타우(p-tau)는 28% 증가하였다(p<0.05).
• 인지적 결함: 모리스 미로에서 숨겨진 플랫폼을 찾는 시간이 40% 증가하였고, 물체 인식 검사에서 차별 지수가 30% 감소하였다(p<0.01).

2. 장내 미생물 불균형 및 "누수 장"

• α-다양성 감소: 미생물군의 섀넌 지수가 20% 감소했습니다(p<0.05).
• 염증성 속의 증가: 대장균/시겔라균 과 엔테로코쿠스는 60% 증가한 반면, 유익한 유산균은 45% 감소했습니다.
• 장 장벽 기능: 상피세포의 ZO-1 단백질 발현이 50% 감소하였고, 이에 따라 혈장 지질다당류(LPS) 수치가 2배 증가하였다(p<0.01).

3. 간 손상 및 전신 염증

• 지방간 정도: Oil Red O 염색에 따르면, 간의 지방 포함물 비율이 3.5배 증가했습니다.
• 간염과 유사한 변화: 알코올 없이도 식세포 침윤이 증가하고 섬유화가 일어납니다.
• 전신성 사이토카인: 혈장 중 IL-6와 TNF-α는 각각 2.0배와 1.8배 증가했습니다(p<0.01).

축방향 전파 메커니즘

연구진은 나노플라스틱이 미생물총을 교란시켜 장내 누출을 유발하고 박테리아 내독소가 간으로 이동한다고 주장합니다. 이로 인해 대사 및 염증 손상이 발생하여 간의 신경독소 해독 능력이 저하되고 전신 염증 유발 매개체 수치가 증가합니다. 이러한 요인들이 뇌로 방출되면 알츠하이머병의 전형적인 신경퇴행성 질환이 촉발되고 가속화됩니다.

저자의 진술

"저희 데이터는 나노플라스틱이 국소적인 것이 아니라 전신적으로 작용하여 알츠하이머병의 뇌뿐만 아니라 간과 장까지 악화시킨다는 것을 처음으로 보여줍니다."라고 수석 저자인 푸 춘 케 교수는 말했습니다. "이는 나노입자에 대한 환경적 노출을 제한하고 신체 장벽 조직을 보호하기 위한 대책을 연구해야 할 시급한 필요성을 강조합니다."

논의에서 저자는 다음과 같은 핵심 사항을 강조했습니다.

• 나노플라스틱의 전신적 영향.
  푸 춘 커 교수는 "생태학적으로 현실적인 수준의 폴리스티렌 나노플라스틱조차도 국소적인 신경독성 효과에 국한되지 않고 장-간-뇌 축을 따라 일련의 염증 및 대사 장애를 유발한다는 것이 저희 연구 결과에 의해 입증되었습니다."라고 설명했습니다.

• 장벽 기능 파괴.
  공동 저자인 리 왕 박사는 "장 상피의 온전성이 손상되고 미생물 내독소가 전신 혈류로 이동하면 간뿐만 아니라 신경 염증 과정도 심각하게 악화됩니다."라고 강조했습니다.

• 환경 관리의 필요성:
  메이 장 박사는 "저희 연구 결과는 식수와 식품에 허용되는 나노플라스틱 수준을 재고할 것을 요구하며, 유해한 영향으로부터 보호하기 위한 장벽과 프로바이오틱스 전략 개발을 장려합니다."라고 말했습니다.

전망 및 권장 사항

• 환경 관리: 식수와 식품 사슬에서 나노플라스틱에 대한 제한을 강화합니다.
• 의학적 모니터링: 중추신경계 치매 환자의 경우, 장 및 간의 상태를 평가하여 미생물 불균형과 비알코올성 지방간염이 있는지 확인합니다.
• 추가 연구: 다른 유형의 나노플라스틱(PET, PVC)의 효과와 프로바이오틱스 또는 장벽 치료를 통한 신경 보호 가능성을 평가합니다.

이 연구에서는 나노플라스틱을 환경론자와 의사 모두의 즉각적인 관심이 필요한 전신성 및 신경퇴행성 질환의 새로운 위험 요소로 분류합니다.