과도한 철분 수치가 알츠하이머병 위험을 높일 수 있을까?

📝 한눈에 보는 정보

철분은 산소 운반과 신경전달물질 생성 등 뇌 기능에 필수적이지만, 뇌 조직에 과잉 축적되면 세포의 정상적인 작용을 방해
연구에 따르면 알츠하이머병 환자의 뇌에서 높은 철분 수치는 인지 저하 정도와 상관관계를 보이며, 철분 축적이 질병 진행에 직접적으로 관여한다는 점을 시사
과학자들은 알츠하이머병에서 아밀로이드 전구체 단백질과 타우 단백질이 오작동하며 철분 축적을 유발하고, 이로 인해 신경세포 손상을 가속하는 유해한 피드백 루프가 형성된다는 사실을 밝혀냄
첨단 영상기법을 통해 연구진은 알츠하이머병에 걸린 뇌에서 특히 아밀로이드 플라크 주변에 Fe2+(제2철)보다 Fe3+(제3철)이 과도하게 축적된 불균형이 존재함을 발견
정기적인 헌혈과 혈청 페리틴(ferritin) 수치(이상적으로 20~40ng/mL)의 모니터링은 철분 조절에 도움이 되며, 충분한 구리 섭취는 철 대사를 정상적으로 유지하는 데 중요

🩺 Dr. Mercola

철분은 에너지 수준을 유지하는 데 필수적이며, 몸 전체에 산소를 운반하는 역할을 한다. 하지만 철분이 뇌에서도 복잡하고 다소 놀라운 역할을 한다는 사실을 알고 있는가? 건강의 여러 요소와 마찬가지로 균형이 핵심이다. 철분이 부족하면 피로하고 무기력해지지만, 너무 많은 철분, 특히 뇌 속의 과잉 철분 또한 좋지 않다.

나이가 들수록 철분은 점차 뇌에 축적되는 경향이 있다. 일부 연구진이 ‘뇌의 녹(brain rust)’이라 부르는 이 현상은 나이가 들수록 흔해지는 주요 뇌 건강 문제와 연관되어 있다고 과학자들은 밝혔다. 예를 들어, 연구에서는 뇌 속 철분 축적과 기억력 저하 및 인지 문제를 일으키는 알츠하이머병 사이에 강한 연관성이 있음을 발견했다.

철분은 뇌의 동반자인 동시에 적

철분은 폐에서 뇌로 산소를 운반하는 것부터 여러 필수적인 역할을 맡고 있다.

• 단순한 산소 운반체가 아니다 — 철분은 신경전달물질이라 불리는 화학적 신호 물질 생성에도 관여해 수십억 개의 뇌세포가 서로 소통하고, 사고와 행동의 기반이 되는 복잡한 신경망을 형성하도록 돕는다. 철분을 뇌를 위한 산소 배송 서비스이자 정교한 통신망으로 생각하면 된다.

• 뇌는 기능을 유지하기 위해 철분을 필요로 한다 — 뇌는 끊임없이 활동하며 에너지와 자원을 많이 요구하는 매우 배고픈 기관이다. 최적의 기능을 유지하려면 꾸준하고 안정적인 철분 공급이 필요하다. 몸의 다른 기관과 마찬가지로 뇌도 섭취한 음식에서 철분을 얻는데, 대표적인 공급원은 붉은 고기와 잎채소이다.

이 식이 철분은 혈류를 통해 뇌로 신중히 운반되어 혈액뇌장벽(blood-brain barrier)이라 불리는 특수 장벽을 통과한 뒤, 뇌세포 내부의 다양한 과정에 사용된다.

• 인체에는 철분 수치를 조절하는 자연적인 체계가 존재한다 — 하지만, 시간이 지남에 따라 그 효율이 떨어질 수 있다. 나이가 들수록 뇌의 철분 조절 능력은 저하된다. 철분이 효율적으로 사용되고 재활용되는 대신, 체내에는 출혈 외에 철분을 배출하는 자연적인 방법이 없기 때문에 과잉 철분이 특정 뇌 부위에 축적될 수 있다.

과다한 철분, 즉 ‘철 과다’는 뇌 건강에 심각한 위험 요인이다. 섬세한 뇌세포들이 철분 입자에 의해 서서히 ‘막히거나’ 압도되는 모습을 떠올려보라. 이러한 과부하는 뇌세포의 기능을 적극적으로 방해하며, 세포 간 소통을 붕괴시키고 결국 세포 자체를 손상시킨다.

철분이 알츠하이머병과 어떻게 연관되는가

알츠하이머병은 진행성 신경퇴행성 질환으로, 치매의 가장 흔한 원인이다. 이 질환은 기억력, 사고력, 인지 기능의 점진적인 저하로 특징지어진다.

• 철분 축적은 신경퇴행을 유발한다 — 과거 연구에서는 같은 연령대의 건강한 사람보다 알츠하이머병 환자의 뇌에서 더 높은 수준의 철분이 존재함이 확인되었다. 실제로 일부 연구는 직접적인 연관성을 제시하기 시작했으며, 뇌 조직 내 철분 축적이 많을수록 알츠하이머병 환자의 인지 저하가 더 심각하다는 결과를 보여주었다.

• 단백질 변형과 철분의 연관성 — 연구진은 이 철분의 연관성을 더 깊이 탐구하기 위해, 알츠하이머병과 관련된 것으로 알려진 특정 단백질들, 특히 아밀로이드 전구체 단백질(APP)과 타우 단백질을 조사했다.

APP와 타우 단백질을 뇌세포 안에서 뇌의 건강을 유지하는 중요한 일을 수행하는 작업자로 생각하면 된다. 그러나 알츠하이머병에서는 이러한 필수 단백질들이 엉킴과 플라크(plaque)를 형성해 뇌 기능을 방해한다.

‘프런티어스 인 에이징 뉴로사이언스(Frontiers in Aging Neuroscience)’에 게재된 연구에서 연구진은 오작동하는 APP와 타우 단백질이 뇌의 철분 관리 및 처리 과정과도 밀접한 관련이 있음을 발견했다. 비정상적인 APP와 타우 단백질의 축적은 뇌 속 불필요한 철분 축적에 적극적으로 관여하는 것으로 보인다.

• 축적된 철분은 신경퇴행을 더욱 악화시킨다 — 제를 가중시키는 것은, 이렇게 축적된 철분이 신경세포 손실을 더욱 심화시키며 유해한 피드백 루프를 형성한다는 점이다. 이는 언덕 아래로 굴러가는 눈덩이처럼, 하나의 문제가 다른 문제를 더욱 악화시키며 질병을 점점 빠르고 심각하게 진행시키는 과정과 같다.

철분이 뇌세포를 손상시키는 방식 이해하기

그렇다면 이 ‘철 과다’, 즉 ‘뇌의 녹(brain rust)’이 구체적으로 어떻게 섬세한 뇌세포를 손상시키는 걸까? 과학자들은 이 메커니즘을 이해하기 위해 페롭토시스(ferroptosis)라 불리는 특정 세포 과정에 점점 더 많은 관심을 두고 있다.

• 페롭토시스의 메커니즘 — 이는 철분의 존재와 반응성에 의해 유도되는 일종의 세포 내 ‘녹슬기(rusting)’ 과정이다. 이는 금속이 산소와 반응해 녹슬 때 일어나는 현상과 유사하며, 뇌세포 안에서도 과잉 철분이 존재해 산화 반응을 일으킬 때 비슷한 과정이 나타난다.

• 뇌세포는 녹슬기 쉬운 구조다 — 뇌세포, 특히 뉴런이라 불리는 특수한 신경세포는 매우 활발하고 에너지를 많이 소모하는 세포이다. 뉴런은 본래 지방 함량이 높다. 도코사헥사엔산(DHA)과 아라키돈산(AA) 같은 다불포화지방산(PUFs)은 뉴런 막의 필수 구성요소로, 막의 유동성·시냅스 가소성·신경 신호 전달을 유지하는 데 핵심적인 역할을 한다.

하지만 이러한 지방은 페롭토시스 과정에서 발생하는 세포 내 ‘녹슬기’ 손상에 특히 취약하다.

• 신경세포의 녹슬기는 뇌 기능을 침식한다 — 파괴적인 페롭토시스 과정은 뉴런을 손상시키고 결국 사멸로 이끈다. 알츠하이머병이나 다른 신경퇴행성 질환에서처럼 다수의 뉴런이 죽기 시작하면, 기억력 상실·인지 저하·운동 및 협응 장애 등 심각한 증상이 나타난다.

철분, 페롭토시스, 그리고 뇌세포 손상 간의 연관성은 알츠하이머병에만 해당되는 것이 아니라는 점을 이해하는 것이 중요하다. 철분 불균형과 페롭토시스는 파킨슨병과 헌팅턴병 등 노화와 함께 나타나는 다른 주요 뇌 질환의 발병과 진행에도 중요한 역할을 한다.

첨단 영상기법이 알츠하이머병에서 철분 불균형을 밝혀내다

‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 발표된 연구는 알츠하이머병에 영향을 받은 뇌에서 철분이 어떻게 작용하는지를 새롭게 보여준다. 과학자들은 살아 있는 세포 내, 그리고 놀랍게도 실제 뇌 조직 안의 다양한 형태의 철분을 ‘직접 볼 수 있는’ 혁신적인 도구를 개발했다.

• 세포 내 철분의 실시간 탐지 — 이 기술은 DNA로 제작된 특수 센서를 활용해 Fe2+(제2철)과 Fe3+(제3철)이라는 두 가지 주요 형태의 철분 존재를 선택적으로 밝혀낸다.

이는 두 가지 미세하게 다른 철 형태를 구분하고, 복잡한 뇌 구조 속에서 각각의 정확한 위치를 지도처럼 시각화하는 미세한 조명 장치를 가진 것과 같다. 이 첨단 철분 센서를 이용해 연구진은 알츠하이머병 생쥐 모델에서 주목할 만한 발견을 했다. 연구진은 이전 연구를 확인하듯, 알츠하이머병이 영향을 미친 뇌에서 건강한 뇌보다 전체적인 철분 수치가 실제로 높다는 사실을 발견했다.

• 더 산화된 형태의 철이 존재한다 — 연구진은 나아가 뇌 속 철분의 형태 간에 상당한 불균형이 존재함을 보여주었다. 구체적으로, 연구진은 아밀로이드 플라크가 축적되는 것으로 알려진 뇌 부위에서 Fe2+보다 더 산화된 형태인 Fe3+의 축적이 훨씬 두드러진다는 점을 관찰했다.

Fe3+는 앞서 언급한 산화 스트레스와 세포 손상을 일으키는 ‘녹슬기’ 과정과 더 강하게 연관되어 있기 때문에 이 차이가 중요하다.

• 알츠하이머병 환자에서의 철분 불균형 — 흥미롭게도, 연구진이 철에 의해 유도되는 세포사멸 과정인 페롭토시스를 분석했을 때는 반대의 경향이 나타났으며, Fe3+ 대 Fe2+의 비율이 오히려 감소했다. 이 대조는 다양한 뇌 과정에서 서로 다른 철의 산화·환원 역학이 작용함을 보여주며, 알츠하이머병에서는 더 반응성이 높고 산화를 촉진하는 Fe3+ 형태의 철이 우세하게 축적된다는 점을 강조한다.

이 영상 연구 결과는 ‘뇌의 녹’ 개념을 시각적으로 입증하며, 알츠하이머병에서 철분 분포가 어떻게 달라지는지를 구체적으로 보여준다. 또한 단순히 철분 총량이 아니라, 철의 산화·환원 불균형이 질병 과정에서 중요한 역할을 한다는 점도 지적한다. 마지막으로 연구진은 뇌 속의 철을 단순히 모두 제거하는 것보다, 특정 형태의 철 — 특히 유해한 Fe3+의 축적을 줄이는 것이 더 효과적인 치료 전략이 될 수 있음을 제안했다.

철 과다는 전신에 걸친 건강 위험으로 이어진다

철분 과잉의 영향을 받는 것은 뇌만이 아니다. 과도한 철분은 다른 심각한 건강 문제들도 초래한다.

• 암 위험 증가 — 연구에 따르면 철분 운반 단백질인 페리틴 수치 상승과 암 발생 사이에는 유의미한 상관관계가 있다. 과도한 철분은 제2형 당뇨병과 골관절염과도 연관되어 있다.

• 뼈 강도가 영향을 받는다 — 철분 수치가 높을수록 뼈의 미세 구조가 손상되어 강도가 약해지고 골절 위험이 증가한다.

• 미토콘드리아 기능이 손상된다 — 철분은 미토콘드리아 내막에서 촉매 반응을 일으켜 세포 기능에 심각한 손상을 유발한다. 철분이 과산화수소와 반응하면 하이드록실 자유 라디칼이 생성된다.

이들은 알려진 자유 라디칼 중 가장 파괴적인 형태로, 심각한 미토콘드리아 기능 장애를 유발하며 이는 대부분의 만성 퇴행성 질환의 핵심 원인이다. 이 하이드록실 자유 라디칼은 산화 스트레스를 일으켜 세포막, 줄기세포, 단백질, DNA까지 손상시킨다.

철분 수치를 정기적으로 점검하라

철분 수치를 적정 수준으로 유지하는 첫걸음은 자신의 상태를 인식하는 것이다. 혈청 페리틴(serum ferritin)검사라 불리는 간단한 혈액 검사는 체내 철분 상태에 대한 유용한 정보를 제공한다. 이 검사를 정기 건강검진에 포함시키는 것은 예방적 건강 관리의 현명한 방법이다. 페리틴 수치가 낮으면 철 결핍을, 높으면 철 과다를 의미한다.

• 이상적인 철분 범위 — 페리틴 수치는 100ng/mL 이하가 바람직하며, 이상적인 범위는 20~40ng/mL이다. 20ng/mL 미만이면 철 결핍을, 100ng/mL 초과는 염증이나 철 과다, 혹은 두 가지 모두를 나타낸다. 감마글루타밀전이효소(GGT) 검사는 체내 유리 철분 과잉을 확인하는 또 다른 지표로, 돌연심장사·인슐린 저항성·심대사질환 위험을 평가하는 유용한 지표이다.

• 철분 축적의 원인 — 유전적 요인인 유전성 혈색소증(hereditary hemochromatosis)도 한 요인이지만, 대부분의 성인 남성과 폐경 여성은 출혈이라는 체내 철분 배출 경로가 없기 때문에 철분이 서서히 축적될 위험에 노출된다.

• 나쁜 습관과 기타 요인들은 철 과다를 악화시킨다 — 철분이 강화된 가공식품 섭취, 철분 보충제 복용, 무쇠 조리기구 사용 등은 모두 철분 섭취량을 높인다. 철분 농도가 높은 지하수를 마시는 것도 또 다른 원인이며, 철 제거기나 역삼투압 정수기 같은 정수 시스템의 중요성을 보여준다. 또한 알코올을 자주 섭취하면 음식에서 철분 흡수가 더 활발해져 철 과다에 기여한다.

철분 수치를 낮추는 간단한 방법

철 과다를 관리하는 일은 비교적 단순하다. 연 2~4회의 정기적인 헌혈은 철분 수치를 낮추는 데 매우 효과적인 방법이다. 또는 매달 소량의 혈액을 채혈하는 것도 도움이 된다.

• 헌혈 시 안전 유의사항 — 울혈성 심부전이나 중증 만성폐쇄성폐질환(COPD)이 있는 사람은 헌혈 전 반드시 의사와 상담해야 하지만, 대부분의 사람에게 헌혈은 안전하고 적절한 방법이다. 헌혈센터의 제한 등으로 헌혈이 어려운 경우, 의사가 치료 목적의 채혈을 처방할 수 있다.

남성	150 ml
페경 후 여성	100 ml
폐경 전 여성	50ml

• 구리와 철의 균형 — 철분을 줄이는 것만이 철 균형의 전부는 아니다. 철과 구리 간의 상호작용을 인식하는 것도 중요하다. 철 과다와 구리 결핍이 동시에 나타나면 특히 위험한 상황이 된다. 구리 결핍은 매우 흔하며, 많은 사람은 정상적인 철 대사를 위해 구리 섭취를 늘릴 필요가 있다.

• 구리 보충을 고려하라 — 구리 수치가 낮은 경우, 하루 3~4mg의 구리 비스글리시네이트(copper bisglycinate) 보충이 도움이 된다. 또는 꿀벌 화분, 목초 사육 소의 간, 아세롤라 체리 등 구리가 풍부한 식품을 식단에 포함하는 것도 좋다. 소간 및 내장육에 함유된 레티놀은 구리의 생체 이용률을 높여 전반적인 철 조절에 중요하다.

충분한 칼슘 섭취 역시 철 과다 위험을 자연스럽게 낮춰준다. 칼슘 보충제보다는 목초 사육 유제품이나 달걀껍질처럼 천연 식품 원료에서 칼슘을 섭취하는 데 중점을 두는 것이 좋다. 칼슘 수치가 낮으면 체내에서 부갑상선호르몬(PTH)이 더 많이 분비되어 철 저장량이 증가한다. 적절한 칼슘 섭취로 이 악순환을 끊는 것은 뼈뿐 아니라 전신 건강을 지키는 데 도움이 된다.