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공포의 미세플라스틱, 뇌 속에 축적돼 '세포사멸' 유도

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DGIST 최성균(왼쪽)·이성준 박사. DGIST 제공

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DGIST 최성균(왼쪽)·이성준 박사. DGIST 제공동물이 먹은 미세플라스틱은 뇌 속에 쌓여 세포사멸을 유도하는 것으로 국내연구진 연구에서 확인됐다. 미세플라스틸의 해로움은 널리 알려져 있지만 실험을 통해 폐해의 구체적인 내용이 확인된 건 매우 드문 일이다.

DGIST(총장 국양) 바이오융합연구부 최성균, 이성준 박사 연구팀은 "입을 통해 섭취된 미세플라스틱이 뇌 안에 축적돼 신경독성 물질로 작용한다는 것을 동물실험과 면역반응 분석을 통해 확인했다"고 27일 밝혔다.

연간 8백만 톤이 버려지고 있는 플라스틱은 자외선과 파도 등에 의해 매우 작은 조작들로 부서져 미세플라스틱으로 바뀌며, 이는 플랑크톤 등 하위 생명체들이 먹게 돼 향후 먹이 사슬 최상위에 위치한 인간에게 위협을 주고 있다.

연구팀은 막연하게 알려져 있는 미세플라스틱의 유해성을 파악하기 위해 생쥐에게 2㎛ 이하의 미세플라스틱을 7일 동안 경구 투여하는 실험을 진행했다. 그 결과 미세플라스틱은 생쥐의 신장과 장, 뇌에 쌓인다는 사실이 확인됐다.

연구팀에 따르면 동물과 인체에는 혈액-뇌장벽(Blood-Brain Barrier)이라는 조직이 있어 2㎛ 이하 초미세플라스틱 같은 위험한 물질이 뇌 안으로 침투하는 것을 막아 준다. 하지만 미세플라스틱은 이 막을 통과했다고 연구팀은 설명했다.

일단 이 막을 통과해 뇌 속으로 들어간 미세플라스틱은 미세아교세포에 쌓인다. 이 사실을 알아내기 위해 '면역염색법'을 적용했는데, 연구팀은 미세플라스틱을 크기별로(0.2㎛, 2㎛, 10㎛) 실험했다. 그 결과 2㎛이하 미세플라스틱이 미세아교세포의 세포질 부위에 축적된 사실이 확인됐다. 축적된 미세플라스틱은 수십 시간 이후 세포증식능력을 현저히 떨어뜨리는 것으로 나타났다.

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연구팀은 미세플라스틱을 7일 동안 경구 투여하였을 때, 마우스 뇌의 미세아교세포에 축적을 유발하며, 인간 미세아교세포에서도 미세플라스틱 축적을 확인하였다. 그리고 이로 인한 분화 및 염증반응 활성화에 따른 세포자살에 영향을 미친다는 것을 확인했다. DGIST 제공

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연구팀은 미세플라스틱을 7일 동안 경구 투여하였을 때, 마우스 뇌의 미세아교세포에 축적을 유발하며, 인간 미세아교세포에서도 미세플라스틱 축적을 확인하였다. 그리고 이로 인한 분화 및 염증반응 활성화에 따른 세포자살에 영향을 미친다는 것을 확인했다. DGIST 제공연구팀은 "미세아교세포에서 미세플라스틱을 외부 위협으로 인식, 이를 먹어 제거하는 식작용(phagocytosis)이 발생하고, 이후 세포 형태변화에 따른 세포사멸로 이어진다"고 설명했다.

연구팀은 미세플라스틱이 동물 뇌에 미치는 영향과 면역반응의 변화를 분자생물학적인 수준에서 확인하는데도 성공했다.

미세플라스틱 섭취 초기부터 미세아교세포에서 특이적으로 발현하는 M1지표(염증활성화)와 M2대식세포 지표(염증완화)가 감소됐으며, 7일 이후엔 두 지표가 급격히 감소하며 세포사멸이 급격하게 증가하는 것을 확인했다고 밝혔다. 연구팀은 "이는 미세플라스틱이 일정 시간 이상 축적될 경우 뇌 안에서 세포사멸을 유도하는 신경독성 물질로 작용할 수 있음을 뜻한다"고 설명했다.

DGIST 바이오융합연구부 최성균 선임연구원은 "이번 연구는 미세플라스틱이 특히 2㎛이하 미세플라스틱이 7일 이내 단기간 섭취에도 뇌에 축적이 시작되고 그에 따른 미세아교세포의 사멸과 면역, 염증반응의 변화를 확인한 연구"라고 밝혔다.

이번 연구는 DGIST 융합연구원 중점연구 기관고유사업인 미세플라스틱의 위해성 평가 연구사업의 연구 지원을 받아 수행됐으며, 경북대 수의과대학 박진규 교수, 한지은 교수 연구팀과의 협력을 통해 수행됐다. 연구 결과는 환경 분야 세계적 학술지인 'Science of the Total Environment' 10월 7일자(온라인)에 게재됐다.

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