파킨슨병의 철 축적 및 독성 — 흑질에서

이미지 상단: 정상 흑질과 파킨슨병 환자의 흑질 MRI 비교입니다. 파킨슨병에서 저강도(어두운) 신호가 나타나 철 침착을 시사합니다. 경두개 초음파(TCS)에서도 흑질 고에코가 관찰됩니다.

이미지 좌측 하단: 혈중 Fe³⁺는 트랜스페린(Tf)에 결합하여 트랜스페린 수용체를 통해 세포 내로 흡수됩니다. 엔도좀 안에서 STEAP3에 의해 Fe³⁺ → Fe²⁺로 환원되고, DMT1을 통해 세포질로 방출됩니다. 비-트랜스페린 결합 철(NTBI)이 ZIP 수송체를 통해 직접 흡수되는 경로도 있습니다.

이미지 중앙 하단: 정상적으로 철은 페리틴 단백질 껍질 안에 안전하게 격리됩니다. 뉴로멜라닌 과립도 Fe²⁺를 결합하여 유리 철을 격리하는 보호 역할을 합니다. 파킨슨병에서 뉴로멜라닌 과립이 소실되면 이 보호 기전이 무너져 유리 철이 증가합니다.

이미지 우측: Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + ·OH + OH⁻. 하이드록실 라디칼(·OH)이 ① 알파-시뉴클레인 산화 및 응집 촉진, ② 지질 과산화(세포막 파괴), ③ DNA 손상, ④ 도파민과 반응하여 도파민-철 대사체 생성(추가 독성), ⑤ 미토콘드리아 기능장애 악화를 유발합니다.

흑질은 뇌에서 철 농도가 가장 높은 부위이면서 동시에 도파민을 가장 많이 생산하는 부위입니다. '높은 철 + 높은 도파민'이라는 조합이 펜톤 반응과 도파민 자동산화를 동시에 촉진하여, 흑질 도파민 세포의 선택적 취약성을 설명하는 핵심 요인입니다.

철분 보충제는 레보도파와 킬레이트를 형성하여 흡수를 방해할 뿐 아니라, 과도한 철분이 흑질에서 독성을 증가시킬 수 있습니다. 철 킬레이션 치료(deferiprone)가 연구되었으나 아직 확립된 치료는 아닙니다.