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핵심내용

- 납의 신장독성 기전 규명, 납으로 인한 만성신장질환 예방 및 제어 기대 -

□ 유해 중금속인 납(Pb)은 인체에 축적되면 신경계, 순환계 이상과 성장 지연 등 많은 질환을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 과거 로마제국 멸망의 원인으로 주장되기도 한다.

● 납은 신장에도 유해하다고 알려져 있는데, 국내 연구진이 어떠한 기전을 거쳐 중금속 납이 신장에 손상을 끼치는지를 밝혀냈다. 향후 납에 의해 발생할 수 있는 만성신장질환을 제어할 수 있는 예방ㆍ치료법 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다.

● 서울대 약대 정진호 교수 연구팀이 수행한 이번 연구결과는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원을 받았고 연구결과는 환경분야 국제 학술지 엔바이런멘털 헬스 퍼스펙티브*(Environmental Health Perspectives) 온라인판 10월 10일자에 게재되었다.

(논문명 : Erythrophagocytosis of Lead-Exposed Erythrocytes by Renal Tubular Cells: Possible Role in Lead-Induced Nephrotoxicity)

* 미국 국립보건연구원(NIH) 산하 국립환경보건과학연구소(NIEHS)가 발행하는 학술지, 미국질병통제센터(CDC)는 동 학술지에 게재된 연구결과를 참고하여 환경보건정책을 수립ㆍ개선(예) 과거, 5살 미만 어린이에 대해서 혈액 내 납 농도는 10μg/dL 이하로 가이드라인을 제시하였으나, 2012년에 5μg/dL 이하로 강화하여‘기준치’로 설정하고, 납 노출에 대한 경계 강화를 요구

□ 인체의 주요 위험물질 2위로 꼽히는 납은 대기, 토양, 생활환경 등 다양한 경로로 인체에 노출되며, 페인트, 안료ㆍ염료 등의 주원료로 장난감, 학용품, 화장품 등을 통해 어린이에게 쉽게 노출될 수 있다. 국제적 가이드라인으로 정상성인 기준으로 ‘혈액 내의 납 농도 10μg/dL 이하’가 제시되고 있다.

● 하지만, 역학조사를 통해 5μg/dL 이하 농도에서도 납이 만성신장질환을 유발할 수 있음이 보고되고 있지만, 신장독성을 유발하는 정확한 원인은 규명되지 않았다.

□ 연구팀은 혈액 내의 납은 99% 이상이 적혈구에 축적되는 것에 착안하여 연구한 결과, 납이 적혈구와 신장의 상호작용에 영향을 미쳐 신장독성을 유발함을 규명하였다.

● 혈중 납 농도가 높아지면 적혈구 세포막 표면에 포스파티딜세린*이 노출되고, 신장에 있는 신세뇨관세포**는 이러한 적혈구를 제거하는 식세포 작용을 하게 되며, 신장 안으로 들어온 적혈구가 파괴되면서 적혈구 헤모글로빈 내의 철(Fe)이 신장에 축적됨을 알아냈다.

* 포스파티딜세린(Phosphatidylserine, PS, 인지질) : 세포막을 구성하는 인지질로서 정상 시에는 주로 세포내막에 존재하지만 활성화되면 세포외막(표면)으로 노출됨

** 신세뇨관세포(Renal tubular cells) : 신장 세뇨관을 구성하는 세포로서 주로 재흡수와 배설 두 가지 기능이 알려져 있으나, 본 연구에서 식세포활동에도 관여함을 밝힘

● 철이 신장에 축적되면, 신장세포에 산화적 스트레스를 일으키며, 그 결과 신장에 손상이 생기고, 만성신장질환을 유발할 수 있다는 것을 밝혀낸 것이다.

□ 동 연구성과는 증가하는 만성신장질환과 혈중 납 농도 간의 관계 규명, 적혈구와 신장 간의 상호작용 조절 등으로 만성신장질환을 제어하는 예방ㆍ치료법 연구 등으로 이어질 것으로 기대된다.

● 연구책임자인 정 교수는 “국내 만성신장질환 환자는 전체 인구의 약15%이며, 이번 연구결과를 토대로 납 노출과 신장질환의 상관성 검토와 납의 관리방안 제시 등이 가능할 것”이라고 밝혔다.

상세내용

1. 연구배경

중금속 납(Pb)은 환경매체의 다양한 경로를 통하여 인체에 노출되며, ATSDR (미국 유독물질·질병등록청, Agency for Toxic Substances and Disease Registry)는 수많은 화학물질 중에서 두 번째로 인체에 유해한 물질로 분류하고 있다. 정상 성인의 혈액내 납의 농도(BLL; Blood Lead Level)는 1∼3 μg/dL 정도인데, 납의 농도가 증가하면 신경독성, 빈혈 등을 포함한 다양한 질환을 유발시키기 때문에 미국 질병통제센터(CDC)에서는 BLL이 10 μg/dL 를 초과하면 납중독 경계수위 (Level of Concern)이라고 정의하고 있다.

많은 역학조사에서 납의 노출은 만성신장질환을 유발함이 잘 알려져 있는데 BLL이 5 μg/dL 이하의 인구집단에서도 신장기능이 현저히 손상됨이 보고되고 있다. 그러나 납이 신장독성을 유발하는 정확한 기전이 규명되지 않았다.

2. 연구내용

인체 내 노출된 납의 99% 이상은 혈액 내 적혈구에 축적되기 때문에 납중독 과정에서 주요 표적 장기는 적혈구가 될 수 있음을 착안하였다. 연구결과, 혈액 내 납의 농도가 증가되면 적혈구 세포막의 인지질인 포스파티딜세린 (phosphatidylserine, PS)을 표면에 노출시킴을 확인하였다.

기존의 연구에서는 적혈구가 노화되면 세포막에 포스파티딜세린이 노출됨으로써 비장(spleen)에 의하여 식세포 활동(Erythrophagocytosis)이 일어남이 잘 알려져 있었다. 그러나 본 연구결과를 통하여 납에 의한 적혈구 포스파티딜세린 노출은 신장조직의 신세뇨관세포(Renal tubular cells)에서도 식세포활동(Erythrophagocytosis)이 일어날 수 있음을 최초로 확인하였다.

신장조직에 유입된 적혈구는 용해되어 헤모글로빈과 결합된 철(Fe)이 신세뇨관세포내 축적됨을 확인하였고, 과량으로 축적된 철은 산화적 스트레스(ROS)를 일으켜, 그 결과 만성 납 노출에 의한 신장섬유증(Renal fibrosis)이 유발됨을 동물시험을 통하여 확인하였다.

3. 기대효과

적혈구가 노화되면 표면에 포스파티딜세린을 노출시킴으로써 비장(spleen)에서 식세포활동을 통하여 제거됨이 잘 알려져 있었지만, 외부 화학물질에 의한 적혈구 포스파티딜세린 노출은 비장 뿐 만 아니라 신장조직에서도 식세포활동이 일어날 수 있음을 처음으로 규명함으로써 관련분야 연구 파급효과가 크다.

납 노출에 의한 신장독성은 혈액 내 적혈구가 매개됨이 규명되었기 때문에, 납의 노출이 상대적으로 높은 작업장의 노동자들은 적혈구의 포스파티딜세린 노출 정도를 측정함으로써 만성신장독성 예측을 위한 생체지료로써 활용 가능할 것이다.

신장에 축적된 철에 의한 산화적 스트레스가 신장독성을 일으킴을 확인하였기 때문에 환경으로부터 노출되는 납의 만성노출로 부터 유발되는 신장질환을 예방하고 제어할 수 있는 방안 수립이 가능해 졌다.

  연 구 결 과 문 답

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