일회용품 쓰레기, 공기 중에 흩어져 호흡기 건강 위협해

- 공기 중 PS 미세플라스틱 흡입 시 천식 유사 증상 유발 규명 -

□ 국가독성과학연구소(소장 허정두) 호흡기안전연구센터 이규홍·우종환 박사 연구팀과 전북대학교 생체안전성연구소 김범석 교수 연구팀은 폴리스타이렌(Polystyrene, PS)* 미세플라스틱이 호흡기에 노출될 시 천식 유사 증상과 폐 손상을 유발한다는 사실을 규명했다.

  * 열가소성 플라스틱 중 하나. 가볍고 가공이 쉬워 일상생활에서 흔히 접하게 되는 플라스틱으로, 스티로폼 일회용 배달 음식 용기의 재료로 주로 사용되고 있음

□ 이번 연구는 PS 미세플라스틱의 흡입독성 기전을 연구함으로써, 일상적으로 사용되는 플라스틱 제품이 인체 호흡기 질환에 미치는 위험성을 과학적으로 뒷받침한 의미 있는 성과로 평가된다.

□ 연구진은 실험동물의 호흡기에 PS 미세플라스틱을 입자 크기별(1000~50 nm(나노미터))로 노출함으로써 나노 입자 크기별 폐 손상 정도를 관찰했다. 이어서 독성이 가장 크게 나타난 PS 50 nm 입자를 용량별로 실험동물의 기도에 노출하고, 비부에 흡입 노출함으로써 폐 손상을 관찰했고, 최종적으로 인간 폐 상피세포주에서 폐 손상 기전을 확인했다.

□ 이번 연구에서 연구진은 PS 미세플라스틱 노출에 의해 손상된 폐 조직 영역을 유전자 분석함으로써 IL-33 신호전달 경로*와 Th2 면역 반응에 의해 폐 손상이 발생한다는 사실을 확인할 수 있었다. 즉, PS 미세플라스틱에 노출된 상피가 손상되면서 IL-33 단백질이 분비되고 천식 증상과 기도 염증이 유발되는 과정을 과학적으로 증명한 것이다.

  * IL-33 신호전달 경로: IL-33 단백질에 의해 조절되는 신호전달 경로로, 인체에 외부 유해인자 자극이 생겼을 때 IL-33 단백질이 발현되며, 주로 Th2 세포 활성화를 유도함

□ 또한, 연구진은 천식 치료제 스테로이드성 약물과 IL-33 단백질 발현 억제제를 각각 복강에 투여함으로써 PS 미세플라스틱에 의해 유발된 천식 증상과 손상된 폐 조직을 완화하는 결과도 확인할 수 있었다.

□ 이번 연구는 일상생활에서 많이 사용되는 PS 제품이 미세플라스틱이 되어 공중에 부유하는 현상을 가정하여 수행되었다.

□ 이규홍 박사는 “이번 연구는 공기 중 PS 미세플라스틱을 생명체가 흡입하면 천식 증상이 유발되는 위험성에 대해 과학적으로 규명한 첫 사례”라며, “향후 다양한 미세플라스틱의 흡입독성을 평가하고 치료 전략을 개발하는 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.

□ 한편, 이번 연구는 기관고유사업인 ‘대기환경 위해인자 다장기 흡입독성 평가 기술 개발’과제를 수행한 결과다. 연구 성과는 지난 8월 환경 과학 분야 저널 Environment International에 게재되었다.

＊ 논문명 : Polystyrene particles induces asthma-like Th2-mediated lung injury through IL-33 secretion

- 주저자: 우종환(국가독성과학연구소)

- 교신저자: 이규홍(국가독성과학연구소), 김범석(전북대학교)

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[그림1] PS 미세플라스틱 노출을 통한 폐 손상 기전 모식도

[사진2] 국가독성과학연구소 연구진. (좌측부터) 이규홍 박사, 우종환 박사

[사진3] 미세플라스틱이 투여된 마우스의 폐에서 면역조직화학 형광분석을 진행하는 우종환 박사

[사진4] 전북대학교 김범석 교수 

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