메디컬뉴스투데이(Medicalnewstoday)의 보도자료에 따르면 미세한 입자 물질을 포함한 대기 오염물질에 노출되면 인지 기능 저하 및 우울증 발병 위험이 높아질 수 있는 것으로 알려졌다.
미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 실린 이번 연구는 볼티모어의 리버 연구소 과학자 하오 양 탄 박사가 주 저자로 진행됐으며 그는 해당 매체에 "대기오염과 유전자가 어떻게 상호작용을 해 뇌의 중요한 인지 및 감정적 회로에 영향을 미치는지 처음으로 밝혀냈다"며 "기존 연구에서는 대기오염이 우울증과 연관되는 것을 관찰했지만 이번 연구 결과는 직접적으로 신경학적 원인을 보여주는 첫 번째 결과"라고 설명했다.
이번 연구는 중국 베이징에 거주하는 352명의 건강한 참가자들을 대상으로 진행됐다. 베이징은 고농도 PM2.5를 포함해 대기오염도가 상대적으로 높다. 연구원들은 PM2.5 노출도를 추정하기 위해 연구 전 6개월 동안 각 개인의 집에서 가장 가까운 도시 대기질 측정소에서 확보한 공기 모니터링 데이터를 활용했다.
또 설문지를 사용해 각 참가자들의 불안감 정도를 평가했는데, 연구팀은 우선 PM2.5 노출이 우울증과 관련된 인지 및 특성에 미치는 영향을 조사했다. 그 결과 PM2.5 노출이 추론과 문제 해결을 포함하는 인지 테스트의 저조한 성과와 관련이 있다는 것을 발견했다. 더 높은 불안, 우울증은 PM2.5 노출과 관련이 있었다.
다음으로 연구원들은 스트레스를 인지하고 처리하는 뇌 네트워크와 PM2.5 노출 및 우울증에 대한 유전적 위험의 연관성을 조사했다. 연구진은 기능성 자기공명영상을 이용해 간단한 인지 작업을 진행하면서 참가자들의 뇌 활동을 측정했다.
인지 작업 중 사회적 스트레스가 뇌 활동에 미치는 영향을 평가하기 위해 연구원들은 참가자들에게 경쟁자의 이미지를 보여주고 그들의 성과를 경쟁자와 비교했다. 높은 수준의 PM.5 노출은 인지 작업 중 반응 시간이 느려지는 것과 관련이 있었으며 PM2.5 노출의 영향은 사회적 스트레스를 받는 동안 증폭됐다. 즉, 사회적 스트레스는 우울증에 대한 유전적 소인이 있고 PM2.5에 더 많이 노출되는 개인의 뇌 네트워크에 더 뚜렷한 영향을 미쳤다.
유전적 위험과 대기오염의 결합으로 인한 사회적 스트레스가 뇌 네트워크에 미치는 영향은 각 요인이 단독적으로 가져오는 영향의 합보다 더 컸고 이러한 결과는 대기오염이 우울증의 유전적 위험과 상호 작용하여 뇌 네트워크에 영향을 줄 수 있음을 시사한다.
배외측 전전두엽 피질은 인지를 포함한 여러 과정에 관여하는 뇌 영역으로 PM2.5에 더 많이 노출되고 우울증에 대한 유전적 소인이 있는 개인이 인지 작업을 하는 동안 변화한 주요 영역 중 하나였다.
우울증에 대한 유전적 위험과 대기오염의 상호작용을 더 자세히 조사하기 위해 연구원들은 이러한 조합들이 우울증에 관련된 뇌 네트워크에 서로 다른 영향을 미쳤는지 조사했다.
연구팀은 우울증과 관련된 높은 수준의 유전자를 발현하는 뇌 부위를 파악해 우울증과 관련된 뇌 네트워크를 지도화했다. 이를 위해 온라인 데이터베이스인 앨런 브레인 아틀라스를 사용했는데, 이는 뇌 영역에 대한 상세 유전자 표현 데이터를 제공한다. 이후 연구팀은 우울증과 관련된 유전자의 상관관계를 나타내는 뇌 부위를 확인했다.
아틀라스를 사용해 도출된 우울증 관련 유전자 공존 패턴은 인지 작업 중 관찰된 뇌 연결 패턴을 예측했다. 단 PM2.5 수치에 더 많이 노출되고 우울증에 대한 유전적 소인이 더 높은 경우에만 해당됐다. 이 상관 관계는 우울증의 유전적 위험성이 낮거나 PM2.5에 대한 노출이 낮은 개인에게서는 약했다.
이러한 결과로 봤을 때 PM2.5 대기오염물질에 대한 노출이 우울증의 유전적 메커니즘과 관련된 뇌 네트워크 기능에 영향을 미친다는 것을 시사한다.
탄 박사는 "대기오염 수치가 높을 때 우리는 야외활동을 제한하고 위험을 염두에 둘 수 있다"며 "우리의 연구는 유전적 위험이 있는 개인이 더 조심해야 하고 대기오염에 대한 노출을 가능한 한 최소화할 필요가 있음을 강력하게 시사한다"고 말했다.
임혜정 기자
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