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- 플라스틱 입자는 혈액-뇌 장벽을 통과하여 보호 장벽에 틈을 만든다
- 혈액-뇌 장벽과 기계적 세포 손상,
- 나노플라스틱이 뇌의 식세포인 미세아교세포에 의해 섭취되면 활성화돼 염증 과정 유발
- 산화 스트레스와 미토콘드리아 기능 손상
- 에너지 부족으로 신경 활동을 약화시키고 심지어 세포를 죽일 수도 있다

미세 플라스틱이 뇌에 해를 끼치는 5가지 방식
플라스틱 입자의 뇌 내 유해 영향이 복합적으로 강화되는 것으로 밝혀져

미세 플라스틱은 뇌에 침투하면 다섯 가지 방식으로 손상을 일으킬 수 있다. 연구에 따르면, 플라스틱 입자는 혈액-뇌 장벽을 통과하여 보호 장벽에 틈을 만든다. 뇌에 침투한 미세 플라스틱은 미토콘드리아 기능을 교란하고 만성 염증을 유발하며 세포에 산화 스트레스를 유발하고 뇌세포를 물리적으로 손상시킬 수도 있다. 이 모든 것이 결국 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 질병의 원인이 될 수 있다. 

▲ 그림 1 MP 노출 경로 및 체내 유입 경로 (출처:Do microplastics play a role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases? Shared pathophysiological pathways for Alzheimer’s and Parkinson’s disease / Published: 18 November 2025 / Molecular and Cellular Biochemistry)

나노 플라스틱과 미세 플라스틱은 이제 어디에나 존재한다. 우리는 이러한 작은 플라스틱 입자를 호흡하고, 물이나 음식과 함께 섭취하며, 미세 플라스틱은 정맥 주사를 통해 우리 몸에 유입될 수도 있다. 미세 플라스틱 입자는 뇌를 포함한 우리 몸속 조직과 장기에 축적된다. 연구 결과에서 알 수 있듯이 미세 플라스틱은 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있기 때문이다. 쥐의 경우, 음식을 통해 섭취한 지 불과 2시간 만에 뇌에서 미세 플라스틱 입자가 검출됐다.

5가지 메커니즘을 통한 유해 영향

그렇다면 어떤 결과가 초래될까? 미세 플라스틱이 이렇게 깊이 침투하면 뇌에서는 어떤 일이 일어날까? 시드니 공과대학교의 알렉산더 시우(Alexander Siu)와 그의 동료들은 검토 연구를 통해 이러한 질문에 대한 답을 정리했다. 이를 위해 연구팀은 이전에 발표된 관련 연구들을 분석했다. 구체적으로 연구팀은 신경 미세 플라스틱 오염과 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경 퇴행성 질환 사이에 연관성이 있는지 확인하고자 했다.

▲ 직접 경로의 단순화된 흐름도 (출처:Do microplastics play a role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases? Shared pathophysiological pathways for Alzheimer’s and Parkinson’s disease / Published: 18 November 2025 / Molecular and Cellular Biochemistry)

분석 결과, 미세 플라스틱이 뇌에 침투하면 최소 5가지 메커니즘을 통해 손상을 일으킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 시우와 연구팀은 "미세 플라스틱은 뇌의 면역 세포를 활성화하고, 혈액-뇌 장벽을 손상시키고, 산화 스트레스를 유발하고, 미토콘드리아 기능을 교란시키고, 직접적인 신경 손상을 유발한다"고 보고했다. 이 모든 것이 결국 만성 염증 과정을 유발해 알츠하이머병, 파킨슨병 및 기타 신경퇴행성 질환의 진행을 촉진할 수 있다.

혈액-뇌 장벽과 기계적 세포 손상

이 과정은 우리 뇌의 가장 중요한 보호 장벽인 혈액-뇌 장벽에 기계적 손상이 발생하는 것으로 시작된다. 시아의 동료 카말 두아(Kamal Dua)는 "미세 플라스틱은 이 장벽을 약화시켜 투과성을 높인다"며 "이로 인해 면역 세포와 염증 매개체가 활성화되어 혈액-뇌 장벽 세포에 더 큰 손상을 입힌다"고 설명했다. 결과적으로 장벽에 틈이 생겨 플라스틱 입자뿐만 아니라 다른 물질도 뇌로 침투할 수 있다.

▲ 그림 3. 간접 경로의 간략화된 흐름도 (출처:Do microplastics play a role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases? Shared pathophysiological pathways for Alzheimer’s and Parkinson’s disease / Published: 18 November 2025 / Molecular and Cellular Biochemistry)

미세 플라스틱이 뇌 전체에 분포하면 민감한 신경 구조에 직접적인 기계적 손상을 일으킬 수 있다. 시아와 동료들은 "미세 플라스틱은 신경 섬유의 수초뿐만 아니라 뉴런의 막과 미세소관을 포함한 다양한 구조를 손상시킬 수 있는 것으로 나타났다"고 보고했다. 이는 신경 자극 전달과 뇌세포 기능을 저해할 수 있다.

면역 반응과 만성 염증

뇌에 침투한 플라스틱 입자는 면역 반응을 유발한다. 예를 들어, 나노플라스틱이 뇌의 식세포인 미세아교세포에 의해 섭취되면 활성화되고, 생리적 변화를 일으키며, 염증 매개체가 방출된다. 이는 연구 결과에서 밝혀졌다. 뇌의 성상세포 또한 이물질에 반응하여 추가적인 만성 염증 과정을 유발한다.

▲ 그림 4. MP(Microplastic)는 식세포작용과 BBB 손상을 통해 BBB를 통과할 수 있는 능력이 있다. (출처:Do microplastics play a role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases? Shared pathophysiological pathways for Alzheimer’s and Parkinson’s disease / Published: 18 November 2025 / Molecular and Cellular Biochemistry)

시아와 그의 연구팀은 "이러한 만성 신경 염증은 잘못 접힌 베타 아밀로이드와 타우 단백질의 축적을 촉진할 수 있다"고 설명했다. 미세플라스틱이 뇌의 노폐물 처리 시스템, 즉 결함이 있는 세포와 분자를 분해하고 제거하는 과정을 방해하기 때문이다. 쥐의 경우, 이는 측정 가능한 행동 변화와 치매 유사 증상을 유발하기도 했다.

▲ 그림 5. MP는 미세아교세포의 식세포작용, 염증성 사이토카인 및 케모카인의 증가, 그리고 주요 면역 신호 전달 경로의 활성화를 통해 신경 염증을 유발한다. (출처:Do microplastics play a role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases? Shared pathophysiological pathways for Alzheimer’s and Parkinson’s disease / Published: 18 November 2025 / Molecular and Cellular Biochemistry)

산화 스트레스와 미토콘드리아 기능 손상

또 다른 손상 경로는 산화 스트레스다. 플라스틱 입자는 자유 라디칼 형태의 공격적이고 반응성 있는 분자를 방출하는데, 이는 동물 및 세포 배양 연구에서 밝혀진 바와 같이 세포 구조와 DNA를 손상시킬 수 있다. 동시에, 연구진의 보고에 따르면 미세 플라스틱은 산화 스트레스에 대한 자연 보호 시스템을 손상시키는데, 이 시스템은 일반적으로 이러한 공격적인 분자를 포획하고 중화한다.

▲ 알츠하이머병의 발병 및 진행에서 MP의 잠재적 메커니즘 (출처:Do microplastics play a role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases? Shared pathophysiological pathways for Alzheimer’s and Parkinson’s disease / Published: 18 November 2025 / Molecular and Cellular Biochemistry)

마지막으로, 뇌에 침투한 나노 및 미세 플라스틱은 뇌세포의 "발전소"인 미토콘드리아에도 손상을 줄 수 있다. 두아 박사는 "미세 플라스틱은 아데노신 삼인산(ATP) 공급을 감소시켜 미토콘드리아의 에너지 생성을 방해한다"고 설명했다. 그러나 ATP라는 화학 에너지가 없으면 세포는 제 기능을 더 제대로 수행할 수 없다. 두아 박사(Dua)는 "이러한 에너지 부족은 신경 활동을 약화시키고 심지어 세포를 죽일 수도 있다"고 말했다.

▲ 파킨슨병의 발생 및 진행에서 MP의 잠재적 메커니즘 (출처:Do microplastics play a role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases? Shared pathophysiological pathways for Alzheimer’s and Parkinson’s disease / Published: 18 November 2025 / Molecular and Cellular Biochemistry)

"시급한 추가 연구 필요성"

이러한 연구 결과는 나노 및 미세 플라스틱이 직간접적으로 뇌에 손상을 줄 수 있음을 보여준다. 연구진은 "이러한 중첩된 메커니즘은 미세 플라스틱이 뇌에 노출되는 것이 다인자적이고 자기 강화적인 특성을 가지고 있음을 보여준다"고 말했다. 그러나 연구진은 현재 알려진 많은 부분이 동물 실험과 세포 배양에 기반하고 있다는 점도 인정했다.

이러한 연구 결과는 나노 및 미세 플라스틱이 직간접적으로 뇌에 손상을 줄 수 있음을 보여준다. "일상생활에서 플라스틱의 사용이 점점 더 보편화되고 지속되는 상황에서 미세플라스틱 오염이 신경계에 미치는 영향에 관한 추가 연구가 시급히 필요하다"고 시아와 그의 동료들은 결론지었다.

참고: Molecular and Cellular Biology, 2025, doi: 10.1007/s11010-025-05428-3
출처: Molecular and Cellular Biology, University of Technology Sydney

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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