'에어로졸' 남세균 독소, 코로 마시면..호흡기 염증 일어날 수도

지난 7월 경남 창원지역 상수원수를 취수하는 본포취수장 앞 낙동강에 짙은 남세균 녹조가 발생했다. 강물이 출렁거리는 과정에서 녹조 성분이 에어로졸로 공기 중에 떠다니게 되고 이것이 호흡기로 들어올 경우 사람의 건강에 악영향을 줄 것으로 우려되고 있다. [낙동강네트워크]

에어로졸 형태로 공기 중에 떠다니는 남세균(시아노박테리아) 독소가 사람의 기도(氣道) 상피 세포에서 염증 반응을 일으킬 수 있다는 연구 결과가 미국에서 나왔다.
이 연구는 최근 녹조가 발생한 낙동강 주변 공기 중 에어로졸에서 남세균 녹조 독소가 검출됐다는 국내 환경단체 등의 조사 결과와 관련해 시선을 끌고 있다.

미국 오하이오 주 털리도 대학과 오리건 주립대학 연구팀은 최근 '국제 환경(Environment International)' 저널에 발표한 논문에서 에어로졸 속의 남세균 독소가 기도 상피세포에 영향을 주는 것이 확인됐다고 밝혔다.

에어로졸은 공기 중에 떠다니는 미세먼지를 말하는데, 녹조가 발생하면 남세균 세포나 독소 성분이 바람에 날려 공기 중에 떠돌다가 사람의 호흡기도 들어오는 것으로 알려졌다.
기도 상피 세포는 호흡할 때 공기가 지나가는 길인 콧구멍과 콧속·인두·후두·기관·기관지 등의 겉을 덮고 있는 세포를 말한다.

연구팀은 건강한 14명의 기증자로부터 얻은 기도 상피세포를 배양해 완전히 분화된 3차원(3D) 인간 기도 상피 모델을 만들어 실험을 진행했다.
마이크로시스틴-LR이 100pM(피코몰)에서 1μM(마이크로몰) 농도로 포함된 식염수를 하루에 한 번, 3일 동안 상피 세포 모델에 골고루 뿌려주는 방식으로 실험을 진행했다.

100pM 농도는 최근 낙동강 주변에서 검출된 에어로졸 속 남세균 녹조 독소(총마이크로시스틴) 농도 ㎥당 6.8ng(나노그램, 1ng=10억 분의 1g)의 1.5배에 해당한다.

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염증 반응 관련 유전자 발현 증가

지난달 11일 부산 시민들의 식수 원수를 취수하는 경남 물금·매리 취수장 인근 낙동강이 녹조로 초록색을 띄고 있다. 연합뉴스

연구팀은 마이크로시스틴이 상피세포에 어떤 영향을 주는지 살펴보기 위해 젖산 탈수소효소(LDH) 활성으로 세포막 손상 여부를 확인했고, 상피의 전기 저항과 섬모 박동 빈도, 점액 섬모 청소율(MCC)도 평가했다.

연구팀은 "독소 농도를 증가시켜도 세포막 손상이나 섬모 기능 저하 등과 같이 남세균 독소가 겉으로 드러날 정도로 영향을 주지는 않는 것으로 나타났다"고 설명했다.

하지만, 염증과 관련된 유전자 발현에서는 뚜렷한 활성의 변화가 관찰됐다.
세포 내에서 합성된 RNA 종류를 분석한 결과, 171개의 유전자는 대조군보다 더 많이 발현됐고, 115개의 유전자는 덜 발현된 것을 확인했다.
특히, 더 많이 발현된 유전자 중에는 염증 반응과 관련이 있는 CCL5(C-C 모티프 케모카인5)와 CCR7(C-C 케모카인 수용체 타입 7)도 포함돼 있었다.

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'케모카인' 단백질 농도 상승

강호열 낙동강네트워크 공동대표가 지난 21일 오전 국회 소통관에서 열린 낙동강 주변 공기 중 남세균(녹조) 독소 조사 결과 발표 기자회견에서 발언하고 있다. 이날 회견에서는 낙동강에서 검출된 남세균 독소인 마이크로시스틴이 강물에서만이 아니라 낙동강 주변 공기에서도 에어로졸 형태로 확산하고 있는 것으로 밝혀졌다. 연합뉴스 [국회사진기자단]

이와 함께 마이크로시스틴에 노출된 기도 상피세포의 배지에는 백혈구의 일종인 호중구(neurophils)를 유인하는 화학적 성분이 들어있는 것으로 확인됐다.
이 배지에는 CCL1이나 CCL5 등 세포에서 분비된 케모카인 단백질 농도가 상승한 것으로 나타났다.

체내에서 염증 반응을 일으키는 사이토카인(cytokine)의 일종인 케모카인(Chemokine)은 주화성(Chemotaxis)을 가진 면역세포를 불러 모으는 화학물질이다. 주화성은 세포가 화학물질 농도를 감지해 화학물질 농도가 더 높은 쪽으로, 혹은 더 낮은 쪽으로 이동하는 특성을 말한다.

연구팀은 "케모카인이 증가한 것은 사람이 마이크로시스틴 독소에 노출되면 상피 세포가 급성 또는 만성 질환을 강화할 수 있는 염증 반응으로 이어질 수 있음을 시사하는 것"이라고 강조했다.

폭염이 이어진 지난달 4일 경남 창녕군 길곡면과 함안군 칠북면 경계에 위치한 창녕함안보 일대 낙동강에서 녹조가 관찰되고 있다. 강물이 녹색 물감을 푼 듯한 모습이다. 연합뉴스

연구팀은 "녹조가 발생한 호수에서 날아오는 에어로졸에서 남세균 독소인 마이크로시스틴 등이 검출되는데, 이 마이크로시스틴이 구체적으로 인체에 어떤 건강 영향을 주는지 실험한 것은 이번이 사실상 처음"이라고 주장했다.

과거에도 녹조가 발생한 호수에서 레크리에이션 활동을 한 경우 마이크로시스틴에 노출돼 기도가 자극을 받은 사례가 보고된 적은 있지만, 실험으로 확인된 것으로 처음이라는 것이다.

강찬수 환경전문기자 kang.chansu@joongang.co.kr