2차 미세플라스틱, 뇌에서 신경독성 물질로 작용해

환경에 의해 자연적으로 변하는 2차 미세플라스틱 생성 모델 확립

자연에 방치된 플라스틱이 2차 미세플라스틱으로 변해 뇌에 더 심각한 염증을 유발하는 것으로 나타났다.

DGIST는 핵심단백질자원센터 최성균 센터장, 경북대학교(총장 홍원화) 수의학과 박진규 교수 연구팀이 환경으로 유입된 플라스틱이 2차 미세플라스틱으로 변화하는 과정을 실험실 수준에서 구현하고, 이를 지속적으로 섭취 시, 뇌 안에서 신경독성 물질로 작용한다는 것을 규명했다고 12일 밝혔다.  

연간 8백만t이 버려지고 있는 플라스틱은 자외선과 파도 등에 의해 매우 작은 조각들로 부서져 2차 미세플라스틱으로 바뀐다. 이를 플랑크톤 등 하위 생명체들이 섭취하게 되고, 결국에는 먹이 사슬 최상위에 위치한 인간에게까지 위협을 준다.

이에 DGIST 최성균 센터장·경북대학교 박진규 교수 공동 연구팀은 환경으로 유출된 플라스틱으로부터 자연 풍화로 인해 생성된 2차 미세플라스틱의 유해성을 확인하고자 연구에 착수했다. 

우선 연구팀은 자연과 같은 환경을 구축하기 위해 분쇄한 미세플라스틱에 7일 동안 자외선 조사 및 물리적 충격을 가해 인위적으로 자연 풍화에 의한 것과 같은 2차 미세플라스틱을 제작했다. 

이를 통해 환경으로 유출된 플라스틱이 자외선, 파도 등의 환경적 요인에 의해 화학적 물리적 변화가 일어나는 현상을 실험실 수준에서 모방한 생성 모델을 확립했다.

이후 공동 연구팀은 2차 미세플라스틱의 유해성을 파악하기 위해 쥐에게 100㎛ 이하의 미세플라스틱을 7일 동안 경구 투여하는 실험을 진행했다. 

그 결과, 2차 미세플라스틱 섭취 그룹에서 외부 뇌 조직에서 신경변성과 세포사멸에 관련된 염증성 단백질 발현 증가 및 염증 완화 단백질 발현 감소를 확인했다.

더 나아가 공동 연구팀은 뇌에서 염증반응을 조절하는 미세아교세포에 자연 풍화 2차 미세플라스틱이 미치는 영향을 규명하기 위해 인간 미세아교세포주(HMC-3)를 이용하여 실험을 진행했다. 

그 결과, 2차 미세플라스틱이 뇌의 염증 반응 조절을 담당하고 있는 미세아교세포를 자극해 뇌의 염증반응을 유도하는 것을 확인했다. 이는 2차 미세플라스틱이 뇌에 잠재적인 신경독성 물질로 작용할 수 있다는 것을 시사한다.

DGIST 최성균 센터장은 “환경으로 유출된 플라스틱이 풍화가속 과정을 거쳐 2차 미세플라스틱이 되고, 이것이 뇌에 염증반응과 세포사멸을 증가시키는 신경독성 물질로 작용할 수 있다는 것을 프로테오믹스 기반 분석을 통해 최초로 규명해냈다”라고 밝혔다.

이어 “자연환경에서 노출될 수 있는 2차 미세플라스틱이 뇌에 더 심한 염증반응을 유도한다는 점에서 미세플라스틱의 유해성이 매우 우려된다”라고 말했다.

한편, 이번 연구는 DGIST 융합연구원 중점연구기관 고유사업의 지원을 받아 수행됐으며, DGIST 핵심단백질자원센터 김희연 연구원이 제1저자, DGIST 최성균 센터장, 경북대학교 수의학과 박진규 교수가 교신저자로 참여했다. 

연구 결과는 환경 분야 세계적 학술지인 ‘Environmental Research’에 온라인 게재됐으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한빛사(한국을 빛내는 사람들)'에 등재됐다.