"전립선 악영향" 초미세먼지 독성 줄이려면…'역시 잠이 보약'

초미세먼지 속 카드뮴, 인체 침투할 경우 전립선에 악영향
하지만 '수면 호르몬' 멜라토닌이 독성 저감하는 사실 확인
"수면 습관에 의해 체내 독성 저감되거나 증가될 수 있어"

초미세먼지 속 중금속이 인체 전립선에 악영향을 미친다는 사실이 확인됐다. 하지만 수면 호르몬으로 불리는 멜라토닌이 인체에 침투한 중금속 독성을 저감시키는 기전도 파악됐다. / 사진=게티이미지뱅크

초미세먼지 속 중금속이 전립선에 악영향을 미치지만 멜라토닌이 독성을 줄여준다는 연구 결과가 나왔다. 멜라토닌은 뇌가 어둠에 반응해 몸 속에서 생성되는 호르몬으로 수면과 생체리듬을 조절한다. 저녁 시간 장시간 빛에 노출돼 잠을 못 자면 각종 건강 문제에 이어 전립선에도 악영향을 미칠 수 있다는 의미다.

11일 과학계에 따르면 허정두 안전성평가연구소 박사 연구팀은 최근 국제학술지 '커뮤니케이션즈 바이올로지'에 이같은 연구 내용을 게재했다. 초미세먼지 속 카드뮴이 인체 전립선에 독성학적 악영향을 끼치고, 멜라토닌은 이같은 독성을 저감시킨다는 연구 내용이다. 이번 연구는 미국 플로리다대 연구팀과 공동으로 진행됐다.

카드뮴은 산업계에선 배터리나 플라스틱 안정제 등으로 활용되고 있다. 하지만 카드뮴이 인체에 노출될 경우 대표적인 발암 물질로 변한다. 몸 속에 침투하면 폐와 신장, 간 등에 축적돼 암을 유발한다는 연구 결과가 보고되고 있다.

연구팀은 매년 미세먼지가 심각해지는 상황에서 미세먼지 속 카드뮴이 인체에 미치는 독성을 평가하기 위해 연구를 실시했다. 이를 위해 연구팀은 사람 몸에서 수집한 전립선 세포주와 생쥐 세포주를 마련했다. 이어 각 세포주에 카드뮴을 노출시키고 경과를 지켜봤다.

그 결과 카드뮴에 노출된 세포주는 산화스트레스를 받고 '활성산소'를 내뿜었다. 활성산소는 대사 과정에서 생성되는 산화력이 강한 산소로 따로 해독이 이뤄지지 않으면 세포를 손상시킨다. 연구팀은 활성산소 증가로 세포가 사멸되는 현상을 포착했다. 카드뮴이 전립선 조직을 손상시키는 기전도 확인했다.

특히 카드뮴은 세포 상태를 일정하게 유지하는 미토콘드리아에 침투했고, 미토콘드리아의 막전위를 감소시켜 세포 독성을 유발했다. 미토콘드리아를 돕는 STAT3도 카드뮴 노출에 따라 기능이 손상됐다. 이는 초미세먼지 속 카드뮴이 STAT3 기능을 저하시켜 미토콘드리아의 항상성을 깨고 궁극적으로 전립선을 손상시킨다는 의미다.

연구팀은 독성을 확인하는 데 그치지 않았다. 멜라토닌이 독성을 저감할 수 있다고 봤다. 이에 따라 멜라토닌을 세포주에 전처리했고, 멜라토닌이 STAT3 기능을 조절해 독성을 저감시키는 사실을 확인했다.

허정두 박사는 "수면 습관 등에 의해 인체 독성이 저감되거나 늘어날 수 있다는 사실을 보여준 것"이라며 "향후 초미세먼지 속 중금속 물질에 대한 유해성 연구가 더욱 필요하다"고 강조했다.

초미세먼지 속 카드뮴에 노출된 세포들. 빨간색이 짙을 수록 독성이 크다는 의미다. 멜라토닌을 노출할 경우 카드뮴으로 인한 세포 독성이 줄어들었다(그림 3·4). / 사진=안전성평가연구소

김인한 기자 science.inhan@mt.co.kr