2차 미세플라스틱, 뇌에 염증 유발...신경독성 물질로 작용

DGIST 핵심단백질자원센터 연구팀, 국제학술지 ‘환경 연구’ 발표

(왼쪽부터) 김희연 DGIST 핵심단백질자원센터 연구원, 최성균 센터장, 박진규 경북대 교수. DGIST 제공.

플라스틱이 잘게 부서져 생긴 2차 미세플라스틱을 지속적으로 섭취하면 뇌 안에 신경독성(신경계에 이상 반응을 일으키는 물질) 물질이 생길 수 있다는 연구결과가 나왔다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 최성균 핵심단백질자원센터장, 박진규 경북대 수의학과 교수 연구팀이 이같은 연구결과를 국제학술지 ‘환경 연구’에 발표했다고 12일 밝혔다.  

매년 800만 톤의 플라스틱이 쓰레기로 버려지고 있다. 여기엔 미세플라스틱 두 종류가 포함된다. 하나는 치약, 화장품 등에 알갱이 형태로 든 1차 미세플라스틱이고 또 하나는 자외선, 파도 등 자연 풍화 작용으로 플라스틱이 부서져 생긴 2차 미세플라스틱이다. 

2차 미세플라스틱은 플랑크톤과 같은 하위 생명체들에 의해 섭취되며, 결국 먹이사슬 최상위에 있는 인간의 몸속으로 들어오게 된다. 연구팀은 2차 미세플라스틱이 실제로 유해하게 작용하는지 확인하는 실험을 진행했다. 

자연환경에서 발생하는 화학적·물리적 변화를 모방하기 위해 플라스틱을 미세플라스틱으로 분쇄한 뒤, 7일간 자외선을 조사하거나 물리적인 충격을 가해 2차 미세플라스틱을 제작했다. 실험실 수준에서 자연환경을 구축한 것이다.

2차 미세플라스틱의 물리·화학적 변화 및 뇌의 염증반응 변화 모식도. DGIST 제공.

이후 연구팀은 쥐에게 100㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터) 이하의 미세플라스틱을 7일간 입으로 투여하는 실험을 했다. 그 결과 쥐의 뇌 조직에서 신경변성 및 세포사멸과 관련한 염증성 단백질 발현이 증가한다는 점이 확인됐다. 염증을 완화하는 단백질 발현은 반대로 감소했다. 

연구팀은 인간 미세아교세포주(HMC-3)를 이용한 실험도 진행했다. 미세아교세포주는 뇌가 정상적인 기능을 하는데 핵심적인 역할을 하는 세포다. 연구팀이 이 세포에 2차 미세플라스틱을 적용하자, 뇌의 염증반응을 유도하는 반응이 일어났다. 이는 2차 미세플라스틱이 뇌에서 잠재적인 신경독성 물질로 작용할 수 있다는 의미다. 

최 센터장은 “환경으로 유출된 플라스틱이 풍화 가속 과정을 거쳐 2차 미세플라스틱이 되고, 이것이 뇌에 염증반응과 세포사멸을 증가시키는 신경독성 물질로 작용할 수 있다는 것을 프로테오믹스 기반 분석으로 처음 규명했다”며 “자연환경에서 노출될 수 있는 2차 미세플라스틱의 유해성이 매우 우려된다”고 말했다. 

이번 연구는 DGIST 융합연구원 중점연구 기관고유사업 지원을 받아 수행됐고, 김희연 DGIST 핵심단백질자원센터 연구원이 제1저자로 참여했다. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]