DGIST 바이오융합연구부 최성균, 이성준 박사 연구팀이 입을 통해 섭취된 미세플라스틱이 뇌 안에 축적돼 신경독성 물질로 작용한다는 것을 동물실험과 면역반응 분석을 통해 확인했습니다.
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 있는데요.
이에 연구팀은 미세플라스틱의 유해성을 파악하기 위해 생쥐에게 2㎛ 이하의 미세플라스틱을 7일 동안 경구 투여하는 실험을 진행, 생쥐의 신장과 장, 심지어 뇌까지 미세플라스틱이 축적되는 것을 확인했습니다. 이 때, 2㎛ 이하 초미세플라스틱은 위험한 물질이 뇌 안으로 침투하는 것을 막는 ‘혈액-뇌 장벽(Blood-Brain Barrier)’마저도 통과해, 기체가 아닌 미세플라스틱과 같은 고체도 뇌-혈액-뇌 장벽을 통과하는 이례적인 현상을 발견할 수 있었습니.
또한 연구팀은 면역염색법을 적용, 미세플라스틱이 뇌 내 미세아교세포에 축척된다는 사실도 발견하는데 성공했는데요. 이 때 미세플라스틱을 크기별로(0.2㎛, 2㎛, 10㎛) 실험해 본 결과, 2㎛이하 미세플라스틱이 미세아교세포의 세포질 부위에 축적, 수십 시간 이후 세포증식능력을 현저히 떨어뜨리는 것을 확인했습니다. 연구팀은 미세아교세포에서 미세플라스틱을 외부 위협으로 인식, 이를 먹어 제거하는 식작용(phagocytosis)이 발생하고, 이후 세포 형태변화에 따른 세포사멸로 이어지는 것이라 설명했습니다.
더 나아가 연구팀은 미세플라스틱이 동물 뇌에 미치는 영향과 면역반응의 변화를 분자생물학적인 수준에서 알아냈습니다. 미세플라스틱 섭취 초기부터 미세아교세포에서 특이적으로 발현하는 M1지표(염증활성화)와 M2대식세포 지표(염증완화)가 감소됐고, 7일간 이후엔 두 지표가 급격히 감소하며 세포사멸이 급격하게 증가하는 것을 확인했습니. 이는 미세플라스틱이 일정 시간 이상 축적될 경우 뇌 안에서 세포사멸을 유도하는 신경독성 물질로 작용할 수 있음을 뜻합니다.
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”라며 “향후 해당 연구 결과를 초석으로 삼아 미세플라스틱의 뇌 축척과 그로 인한 신경독성 유발 기전을 더 밝혀 낼 수 있는 추가적인 연구를 진행하고자 한다”고 말했습니다.
이번 연구는 DGIST 융합연구원 중점연구 기관고유사업인 ‘미세플라스틱의 위해성 평가’ 연구사업의 연구 지원을 받았습니다. 연구 결과는 환경 분야 세계적 학술지인 ’Science of the Total Environment’에 10월 7일(목) 온라인 게재됐습니다.
논문명 : Microglial phagocytosis of polystyrene microplastics results in immune alteration and apoptosis in vitro and in vivo
