미세플라스틱, 노출량이 아니라 ‘겉면 성질’이 뇌 염증 좌우

국내 연구진, 신경 손상 기전 규명

왼쪽부터 유승아 교수, 임향숙 교수, 남민경 교수, 김채린 대학원생.

우리 생활 전반에 퍼져 있는 미세 플라스틱이 인체 건강에 미치는 영향에 대한 우려가 커지는 가운데 미세 플라스틱의 ‘표면 화학적 특성’이 뇌 염증과 신경세포 손상을 결정짓는 핵심 요인이라는 연구 결과가 나왔다.

단순히 크기나 노출량이 아니라 미세 플라스틱 표면의 성질 자체가 뇌 건강에 영향을 미친다는 사실을 실험적으로 입증한 것이다.

가톨릭대 의과대학 의생명과학교실 유승아·임향숙 교수(공동 교신저자), 남민경 박사·김채린 대학원생(공동 제1저자) 연구팀은 미세 플라스틱 표면에 형성되는 화학구조에 따라 뇌 면역반응과 신경세포 손상이 달라진다는 점을 세계 최초로 규명했다.

미세 플라스틱은 환경 속에서 다양한 물질과 접촉하며 시간이 지날수록 표면 성질이 변한다. 이 과정에서 아민기(-NH₂)나 카르복실기(-COOH)처럼 전기적 특성을 가진 화학구조가 표면에 노출된다.

연구팀은 이러한 표면 차이가 뇌에 미치는 영향을 알아보기 위해 표면 화학구조가 서로 다른 폴리스티렌 미세 플라스틱을 이용해 실험을 진행했다. 그 결과 아민기가 노출된 미세 플라스틱은 뇌 속 면역세포인 미세아교세포 안으로 빠르게 침투해 강한 염증 반응을 유도했다.

이 과정에서 염증 신호 물질인 종양괴사인자 알파(TNF-α)와 인터루킨-6(IL-6)가 크게 증가했고 미세아교세포는 염증을 촉진하는 상태로 변화했다.

연구팀은 이러한 반응의 원인이 세포 에너지를 담당하는 미토콘드리아에서 과도하게 생성되는 활성산소 때문이라는 점도 밝혀냈다. 아민기 노출 미세 플라스틱은 산화력이 강한 활성산소 생성을 촉진해 세포 에너지 시스템을 교란했고 이로 인해 활성화된 면역세포가 주변 신경세포에 2차 손상을 일으키는 것으로 확인됐다.

연구팀은 또 비타민 E 유사 항산화제인 트롤록스를 처리했을 때 염증 반응과 신경세포 손상이 유의하게 감소하는 것도 확인했다. 이는 미세 플라스틱으로 인한 신경 독성을 완화할 수 있는 가능성을 제시한 결과다.

유 교수는 “이번 연구는 미세 플라스틱의 보이지 않는 ‘표면 성질’이 뇌 면역반응과 신경 손상으로 이어질 수 있음을 처음으로 규명했다”며 “환경 유해 물질과 신경계 질환의 연관성을 이해하고 미세 플라스틱의 위험도를 새롭게 평가하는 데 중요한 근거가 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 환경·보건 분야 국제 학술지 ‘Ecotoxicology and Environmental Safety’ 1월 호에 게재됐으며 연구팀은 관련 기술에 대해 국내 특허 2건을 출원했다.


윤희선 기자 sunny03@donga.com