뇌에 철분이 너무 많은 것이 알츠하이머병을 유발하나요?

한눈에 보는 정보

• 체내 철분의 불균형은 알츠하이머병과 같은 신경 퇴행성 질환에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 프로그램화된 세포 사멸 경로인 페롭토시스를 유발할 수 있습니다
• 알츠하이머병 환자는 일반적으로 뇌의 철분 수치가 높습니다
• 아밀로이드 베타 플라크가 축적되는 경향이 있는 뇌 영역에서 철 산화 환원이 증가하여 이러한 영역에 위치한 철분이 "산소가 있을 때 더 반응성이 높아진다는 것"을 시사하는 것으로 밝혀졌습니다
• 뇌의 철분 축적은 알츠하이머병의 영향을 가장 많이 받는 부위, 즉 전두엽 피질과 해마에 집중되는 경향이 있습니다

Dr. Mercola

2050년까지 약 1,300만 명이 알츠하이머병에 걸릴 것으로 추정됩니다. 하지만 알츠하이머병의 유병률에도 불구하고 아직까지 알려진 치료법은 없으며 그 원인에 대한 논쟁도 뜨겁습니다. 흔히 아밀로이드 베타 플라크의 축적이 알츠하이머병의 원인이라고 알려져 있지만, 그 외에도 다른 원인이 있는 것으로 보입니다.

플라크는 알츠하이머병의 원인이라기보다는 알츠하이머병의 증상일 수 있으며, 심지어 보호의 역할을 할 수도 있다고 합니다. 오스틴에 있는 텍사스 대학교(The University of Texas)와 어바나 샴페인에 있는 일리노이 대학교(University of Illinois) 연구팀에 따르면 뇌의 철분도 관여할 수 있다고 합니다.

철분과 알츠하이머병의 연관성

체내 철분(Fe)의 불균형은 알츠하이머병과 같은 신경 퇴행성 질환에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 프로그램화된 세포 사멸 경로인 페롭토시스를 유발할 수 있습니다. 이전 연구에 따르면 알츠하이머 환자는 일반적으로 뇌의 철분 수치가 높지만, 당시에는 두 가지 형태의 철분(Fe²⁺와 Fe³⁺)을 측정할 수 있는 방법이 없었습니다.

사이언스 어드밴시스즈(Science Advances)에 게재된 이번 연구에서 연구팀은 동물 실험을 통해 Fe²⁺와 Fe³⁺를 감지할 수 있는 DNA 기반 형광 센서를 개발함으로써 이러한 상황을 변화시켰습니다. 이 센서는 철분의 종류에 따라 다른 색으로 빛나기 때문에 연구진은 철분의 양과 뇌에 철분이 어떻게 분포되어 있는지 확인할 수 있습니다. 연구 저자인 텍사스 대학교 오스틴(UT Austin)의 유팅 우(Yuting Wu)는 다음과 같이 설명합니다.

"우리 센서의 가장 큰 장점은 이제 각 위치에서 Fe²⁺와 Fe³⁺의 변화와 그 비율을 시각화할 수 있다는 것입니다. 한 번에 하나의 매개변수를 변경하여 플라크 또는 철분의 산화 상태를 변화시키는지 확인할 수 있습니다."

테스트 결과 "페롭토시스 중에는 Fe³⁺/Fe²⁺비율이 감소하고 알츠하이머병에서는 Fe³⁺/Fe²⁺ 비율이 증가합니다."는 사실이 밝혀졌습니다. 또한 연구팀은 "Fe³⁺/Fe²⁺ 비율의 증가는 주로 아밀로이드 플라크 영역에서 관찰되었으며, 이는 아밀로이드 플라크와 Fe³⁺의 축적 및/또는 Fe²⁺에서Fe³⁺로의 전환 사이의 상관관계를 시사합니다."라고 지적합니다.

아밀로이드 베타 플라크가 축적되는 경향이 있는 뇌 영역에서 철 산화 환원이 증가하여 이러한 영역에 위치한 철이 "산소가 있을 때 더 반응성이 높아진다는 것"을 시사하는 것으로 나타났습니다.

연구팀은 철분과 산화 환원 변화가 알츠하이머에서 세포 사멸을 유발하는지, 그리고 Fe³⁺와 Fe²⁺ 비율의 변화를 유발하는 것이 보호 효과가 있는지 여부를 추가로 조사할 계획입니다. 연구팀은 다음과 같이 결론지었습니다.

"우리의 데이터는 총 철분뿐만 아니라 철분 산화 환원 순환도 [알츠하이머병]의 진행에 관여한다는 것을 시사합니다. 이러한 데이터를 Aβ 플라크 영역 주변에서 Fe²⁺ 및 Fe³⁺ 수준이 모두 증가했다는 관찰과 결합하여 알츠하이머병에 걸린 쥐 뇌의 주변 세포 및/또는 단백질에서 Fe²⁺보다 Fe³⁺를 축적하는 데 Aβ 플라크의 잠재적인 역할을 시사합니다 ...

그러나 조절 장애 철분이 아밀로이드 플라크 형성에 관여하는지 또는 이것이 아밀로이드 플라크 형성의 이차적 효과인지는 알려져 있지 않습니다 ..."

철분과 알츠하이머의 연관성에 대한 더 많은 단서들

철분은 신경전달물질 합성, 수초화 및 미토콘드리아 기능과 같은 뇌 활동에 중요한 역할을 하지만, 산화 스트레스의 원인이 될 수도 있습니다. 노화와 함께 발생할 수 있는 뇌의 철분 축적은 신경 퇴화의 원인이 될 수 있습니다. 나이가 들면서 철분이 뇌에 축적되는 이유는 알려지지 않았지만 염증과 관련이 있을 수 있습니다.

또한 연구는 뇌에 축적된 철분은 알츠하이머병의 영향을 가장 많이 받는 부위, 즉 전두엽 피질과 해마에 집중되는 경향이 있다는 것을 보여줍니다. 자기공명영상 검사에서도 알츠하이머병에 걸린 뇌의 철분 수치가 높아진다는 사실이 밝혀졌습니다.

뇌척수액(CSF) 페리틴 또한 뇌의 철분 축적을 나타내는 지표가 될 수 있으며, 한 연구에 따르면 향후 7년간의 인지 기능 저하를 예측할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.

페리틴은 철분의 운반 분자 역할을 하는 단백질입니다. 혈장 페리틴 또한 알츠하이머병 환자들에게 증가한 경향이 있으며, 알츠하이머병의 가장 강력한 위험 요인으로 간주되는 APOE4 유전자 역시 뇌의 철분 수치를 높이는 것으로 알려져 있습니다.

실제로 뇌의 높은 철분 수치가 APOE4를 알츠하이머병의 주요 유전적 위험 요인으로 만드는 메커니즘일 수 있습니다. 생물화학 저널(Journal of Biological Chemistry)에 실린 논문에서 연구자들은 철분이 다음을 포함한 여러 가지 방식으로 알츠하이머에 기여할 수 있다고 설명했습니다.

• 플라크 및 엉킴 형성 촉진
• 아밀로이드 베타 응집 촉진
• 신경세포 독성 유발

연구팀은 "이러한 연구 결과를 종합하면 철분이 조직에 축적되어 아밀로이드 또는 엉킴 단백질 병증에 결합하여 단백질 병증을 유발하거나 단백질 병증과 함께 알츠하이머병 병리 생리학에 어떻게 기여할 수 있는지에 대한 사례를 구축할 수 있습니다. 따라서 철분을 표적으로 삼는 것이 알츠하이머병의 치료 전략이 될 수 있습니다."라고 설명합니다.

초과된 철분 제거가 뇌에 중요한 이유

2018년에 발표된 연구에 따르면, 철분 축적은 뇌에 일종의 '녹슨 효과'를 일으키며 대부분의 알츠하이머병 환자에게서 흔히 볼 수 있는 현상입니다. 저자는 다음과 같이 지적했습니다.

"알츠하이머병의 병리학적 특징의 존재에서, 철은 아밀로이드-베타 플라크와 신경섬유매듭 내에, 그리고 그 주변에 저장철, 혈철소 및 자철석 내의 페리하이드라이트로서 축적됩니다.

아밀로이드 베타로 된 철의 공동 국소화는 독성의 주요 원천을 구성하는 것으로 암시되어 왔습니다. 실제로, 시험관에서 아밀로이드-베타는 제2철을 제1철로 전환하는 것으로 밝혀져 왔으며, 이는 독성 자유 라디컬을 생성하는 펜턴 반응에 대한 촉매제로 작용할 수 있는데, 이는 곧 산화 스트레스를 생성하게 됩니다."

철분 킬레이팅 전략은 알츠하이머 증상을 개선하는 데 어느 정도 가능성을 보여 주었지만, 현재까지 아밀로이드 베타를 줄이는 전략에 초점을 맞추고 있기 때문에 연구는 제한적입니다. 그러나 연구진은 국제 분자 과학 저널(International Journal of Molecular Sciences)에 "뇌에서 철분의 대사 균형 메커니즘"을 이해하는 것이 알츠하이머병 치료에 중요하다고 썼습니다.

"알츠하이머병에서 뇌 철분 축적으로 인한 산화 스트레스는 아밀로이드 단백질의 침착과 타우의 과인산화를 촉진하여 뉴런에 손상을 일으켜 운동, 인지 및 기억 기능을 저하시킵니다 ...

철분 킬레이팅 전략을 사용하면 알츠하이머병의 증상을 개선하는 데 몇 가지 긍정적인 결과를 얻었지만, 알츠하이머병의 임상 치료를 위해 연구를 실제로 적용하기 위해서는 여전히 많은 연구가 필요합니다.

그럼에도 불구하고 유전적 방법을 통한 알츠하이머병 환자의 철분 감소 전략에 대한 연구는 거의 없었으며, 지금까지는 아밀로이드 감소 전략에 지나치게 중점을 두어 실망스러운 결과를 가져왔습니다.

점점 더 많은 철분 킬레이팅 화합물이 잠재적인 질병 개선 효과를 가지고 있고 MRI와 뇌척수액에서 철분 부하의 생물지표를 사용할 수 있다는 점을 감안할 때 가능한 한 부작용을 피하기 위해 이러한 유형의 치료를 탐색해 볼 여지가 상당히 있습니다."

철분 조절 장애는 여러분의 건강에 해롭습니다

철분 축적은 뇌에 미치는 영향 외에도 신체 다른 곳에도 해로울 수 있습니다. 우리 몸은 철분을 배설하는 능력이 제한되어 있기 때문에 간, 심장, 췌장과 같은 장기에 철분이 쉽게 축적될 수 있습니다. 철분은 강력한 산화제로서 조직을 손상시키고 암을 비롯한 다양한 건강 문제를 일으킬 수 있기 때문에 이는 위험합니다.

페리틴 수치가 높으면 암으로 인한 사망 위험이 2.9배 높아지며, 헌혈자는 비헌혈자보다 특정 암에 걸릴 확률이 낮은 것으로 나타났습니다.

또한 페리틴 수치가 높으면 포도당 대사 기능 장애와도 관련이 있으며, 남성의 경우 당뇨병 위험이 거의 5배, 여성의 경우 4배까지 높아집니다. 또한 페리틴 수치가 높으면 고혈압, 간 질환, 심장 질환, 인슐린 저항성의 위험이 증가하는 대사 증후군에 걸릴 위험이 높아집니다.

철분 수치를 확인하는 방법

혈청 페리틴 검사라는 간단한 혈액 검사를 통해 철분 수치를 확인할 수 있습니다. 필자는 이 검사가 사전 예방적인 건강 검진의 일환으로 모든 사람이 정기적으로 받아야 하는 가장 중요한 검사 중 하나라고 생각합니다. 여러분의 페리틴 수치가 낮으면 철분 수치도 낮다는 뜻입니다.

혈청 페리틴의 건강한 범위는 밀리리터당 20~80 나노그램(ng/ml)입니다. 20ng/ml 미만은 철분이 부족하다는 강력한 지표이며, 80ng/ml 이상은 과잉 철분을 나타냅니다. 이상적인 범위는 40~60ng/ml입니다.

혈청 페리틴 검사 외에도 감마-글루타밀 트랜스펩티다제(GGT) 검사는 과잉 유리 철분 선별 지표로 사용할 수 있으며 심장 돌연사, 인슐린 저항성 및 심장 대사 질환의 위험을 나타내는 훌륭한 지표입니다.

최근 몇 년간 과학자들은 GGT가 철분과 크게 상호 작용한다는 사실을 발견했습니다. 낮은 GGT는 높은 페리틴에 대해 보호하려는 경향이 있으므로, 만약 여러분의 GGT가 낮으면 페리틴이 이상적인 수치보다 약간 높더라도 대부분 보호받을 수 있습니다. 만약 여러분의 혈청 페리틴과 GGT 둘 모두 높으면 만성 건강 문제와 조기 사망 위험이 크게 증가합니다.

철분 과부하는 어디에서 발생하나요? 유전성 혈색소증 또는 철분 과부하를 유발할 수 있는 유전적 요인 외에도, 거의 모든 성인 남성과 폐경 후 여성은 정기적으로 혈액을 잃지 않기 때문에 철분 과부하의 위험에 노출될 수 있습니다. 출혈은 과잉 철분을 낮추는 주요 방법입니다.

철분이 강화된 가공식품을 섭취하거나 철분 보충제를 복용하거나 철제 냄비나 프라이팬으로 요리하는 것도 철분 과부하 위험을 높일 수 있습니다. 철분 함량이 높은 우물물을 마시는 것도 위험하므로 철분 침전기 및/또는 역삼투압 정수 필터가 있는지 확인하세요. 규칙적인 음주는 식단에서 철분의 흡수를 증가시키기 때문에 또 다른 위험 요소입니다.

철분 과부하를 줄이는 간단한 방법

좋은 소식은 철분 수치를 낮추는 것이 쉽다는 것입니다. 1년에 2~4회의 헌혈만 하면 됩니다. 아래 일정에 따라 한 달에 한 번씩 소량의 혈액을 채혈할 수도 있습니다. 만약 여러분이 울혈성 심부전이나 심각한 만성폐쇄성폐질환(COPD)이 있는 경우 의사와 상의해야 하지만 그렇지 않은 경우 대부분의 사람들에게 이는 상당히 적절한 권장 사항입니다.

만약 여러분이 어떤 이유로 헌혈 센터에서 기부를 위한 여러분의 혈액을 받을 수 없는 경우, 치료용 사혈을 처방을 받을 수 있습니다. 철분 수치를 낮추는 것은 공식의 한 측면입니다.

철분과 구리는 상호 의존성이 높기 때문에 함께 고려해야 합니다. 철분 과잉과 구리 결핍은 위험한 조합입니다. 대부분의 사람은 구리가 부족하며 철분 대사가 제대로 이루어지려면 실제로 더 많은 구리가 필요합니다.

구리 수치에 따라 하루에 최대 3mg에서 4mg의 비스글리시네이트 구리를 섭취하거나 벌화분(비폴렌), 목초를 먹여 키운 소 간, 아세로라 체리 등 구리가 풍부한 식품을 섭취해야 할 수 있습니다. 아세로라 체리에는 구리가 풍부한 티로시나아제 효소를 함유한 비타민 C가 매우 풍부합니다.

구리의 생체 이용률을 높이는 레티놀도 중요합니다. 레티놀은 소 간과 소 내장에도 함유되어 있으므로 소 간을 섭취하면 별도의 보충제가 필요하지 않을 수 있습니다. 그것이 없다면, 대구 간유는 진짜 레티놀의 공급원으로 인정받고 있습니다.