미세 플라스틱 환경만 오염?…숨 쉴때 들어와 폐세포 죽인다

KBSI 박상우 박사후연구원(왼쪽 위부터 시계방향), 전남대 Amir Roshanzadeh 대학원생, 전남대 김응삼 교수, KBSI 이성수 책임연구원. (KBSI 제공)© 뉴스1

한국기초과학지원연구원(이하 KBSI) 광주센터 이성수 박사 연구팀과 전남대 생물학과 김응삼 교수 연구팀이 공동연구를 통해 호흡으로 흡입된 나노플라스틱 표면의 전기적 특성에 따라 폐 세포가 파괴된다는 사실을 밝혀냈다.

그동안 주로 환경오염 측면에서만 주목받던 미세 플라스틱 문제가 나노 크기 단위에서는 인체의 호흡기에 치명적인 영향을 미칠 수 있음이 이번 연구를 통해 확인된 것이다.

17일 KBSI에 따르면 생활에 유용하지만 과도하게 사용되고, 무분별하게 버려지는 플라스틱은 물리적·화학적 요인으로 직경 5㎛이하의 마이크로플라스틱이나, 직경 100㎚ 이하의 나노플라스틱으로 쉽게 소형화된다.

이중 나노플라스틱은 그 크기가 매우 작아 공기 중에 비산하며, 호흡을 통해 폐의 상피세포에 흡수·축적된다.

폐포 상피세포에 축적된 나노플라스틱은 여러 질환을 일으키는 것으로 알려져 있지만, 폐에 축적된 나노플라스틱이 세포 내에서 어떻게 작용해 질환을 일으키는 지는 정확하게 알려지지 않았다.

공동연구팀은 인간의 호흡 주기와 유사하게 주기적으로 수축·이완되는, 유연한 세포배양 환경을 조성한 폐 모사 조건에서 나노플라스틱에 의한 폐포 상피세포의 형태변화와 세포파괴 과정을 실시간으로 분석했다.

그 결과 나노플라스틱의 전기적 성질에 따라 폐포 상피세포의 변화에 큰 차이가 있음을 확인했다.

나노플라스틱 표면이 음전하를 띠는 경우에는 폐포 상피세포 내에서 한 방향의 규칙적인 섬유 구조를 자라게 해 세포를 신장시키지만 세포 자체에 미치는 악영향은 없었다.

그러나, 양전하를 띠는 나노플라스틱은 세포 내에서 불규칙적인 섬유구조를 자라나게 하고, 세포 내에 과도한 활성산소 생성을 유도함으로써 세포를 사멸시킨다는 것을 실시간으로 관찰해 밝혀냈다.

단일 세포 수준의 미세영역에서 일어나는 폐포 상피세포에 대한 나노플라스틱의 물리·화학적 영향을 관찰하기 위해 KBSI 광주센터의 ‘3차원 홀로토모그래피 현미경’ 기술과 레이저 공초점 현미경 등의 분석장비가 사용됐다.

KBSI 이성수 책임연구원은 “3차원 홀로토모그래피 기술을 응용하면 이번과 같이 나노플라스틱에 의한 폐 상피세포의 변화 과정을 관찰하는 것은 물론, 퇴행성 뇌질환 등 여러 질환의 발병기작 이해와 치료방법 개발에도 널리 응용이 가능하다”고 밝혔다.

(대전=뉴스1)