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임신 중 프탈레이트 노출, 태아의 뇌 발달 장애 유발할 수 있어...

- 임신 중 프탈레이트 노출이 태아의 뇌 발달에 미치는 영향 연구 -

안전성평가연구소(KIT)는 임신 중 프탈레이트의 노출이 태아의 뇌 형태와 기능 및 신경 발생에 비정상적인 변화를 야기함으로써 행동장애까지 유발할 수 있음을 검증하였다고 밝혔다.

디메톡시에틸 프탈레이트(Di-methoxyethyl phthalate, DMEP)는 플라스틱을 부드럽게 하기 위해 사용하는 화학첨가제로 화장품, 장난감, 세제 등 각종 PVC 제품이나 가정용 바닥재 등 주변 생활환경에서 흔하게 접하는 화학물질이며, 인체 노출 시 내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란시키는 대표적인 내분비계 교란 물질이다.

KIT 유전체손상연구그룹 가민한 박사 연구팀(현성애 박사, 고문이 연구원)은 실험동물을 통해 임신 중 모체가 DMEP에 노출되었을 때, 태아의 뇌 발달 단계에서 뇌 형태와 기능 및 신경세포 생성에 변화가 있음을 확인하였고 그 결과 행동장애까지 유발함을 검증하였다.

모체의 DMEP 노출이 태아의 신경세포 증식을 감소시킴으로써 정상적인 대뇌피질보다 두께가 얇아진 것을 확인하였고, 또한 신경세포와 성상세포 생성의 불균형이 유발되었으며, 이러한 원인이 신경세포와 성상세포의 발달 시기를 조절하는 유전자의 발현에 차이가 있음을 확인하였다.

또한 DMEP는 신경세포의 기능에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 시냅스 형성에도 장애를 유발하여 정상 태아에 비해 DEMP에 노출된 태아는 신경세포의 수상돌기가시(Dendritic spine)의 수가 감소하였으며, 정상 대조군에 비해 미성숙한 수상돌기가시 형태를 나타내었다.

이에 전기생리학적 평가를 통해 DMEP 노출에 의해 유발된 시냅스의 형태학적 변화가 신경세포의 활성을 감소시킨다는 것을 검증하였다.

□ 이러한 연구 결과는 DMEP가 신경세포 생성 및 뇌 형태와 기능적 변화로 자손의 행동학적 변화를 유발하며, 과잉 행동장애나 불안감 증가와 같은 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)로 이어질 수 있음을 시사하고 있다.

KIT 유전체손상연구그룹 가민한 박사는“이번 연구는 임신 중 DMEP 노출이 청소년기 행동장애와 인과관계가 있음을 직접적으로 확인한 것으로, 이는 프탈레이트 외에도 다양한 생활 속 많은 화학물질이 신경독성을 유발할 수 있으므로 지속적인 연구가 필요하다.”라고 말했다.

프탈레이트는 플라스틱을 부드럽게 하는 화학 첨가제인만큼 임산부들은 특히 플라스틱 용기의 사용을 자제하는 것이 좋으며, 또한 화장품이나 세제 등은 천연제품을 이용하는 것이 임신 중 프탈레이트 노출에 의한 영향을 최소화 할 수 있다.

한편, 해당 연구는 기관 기본사업인‘생활환경 유해물질 대체 친환경 신소재 개발 및 플랫폼 구축’의 연구 결과로 병리학 분야 권위지인‘Brain pathology’에 지난 10월 게재되었다.

＊논문명 : Prenatal Di-methoxyethyl phthalate exposure impairs cortical neurogenesis and synaptic activity in the mice

- 주 저 자 : 고문이(안전성평가연구소)

- 교신저자 : 현성애(안전성평가연구소), 가민한(안전성평가연구소)

용어 설명

* 대뇌피질(cerebrum cortex): 대뇌 표면을 구성하는 회백질로 이루어진 신경세포의 집합이며 이는 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽으로 나뉜다.

* 시냅스(synapse): 한 뉴런의 축삭돌기 말단과 다음 뉴런의 가지돌기 사이의 연접 부위로 신경세포접합부이며, 한 뉴런으로부터 다른 뉴런으로 신경충동이 전기적 혹은 화학적 방법으로 전달된다.

* 수상돌기가시(dendritic spine): 수상돌기 가시는 신경세포(Neuron) 수상돌기(Dendrite) 표면에 작게 돌출된 구조로써, 흥분성 시냅스(Excitatory synapse)의 후시냅스(Postsynapse) 구조로 기능한다.

연구내용

□ DEMP 노출이 뇌 형태에 미치는 연구 결과

○ 프탈레이트(DMEP)의 뇌 발달에 미치는 영향을 조사하기 위해 임신한 쥐에 DMEP를 50mg/kg의 농도로 배아 0일 때부터 1일 1회 경구 투여하였으며, 대조군 및 DMEP에 노출된 실험용 쥐를 각각 배아일 14.5일(신경세포 생성 시기), 출생 후 3일 또는 생후 8주까지 비교하였다.

• ╶︎DMEP에 노출된 새끼 실험용 쥐는 생후 3일차 대조군과 비교했을 때, 체중이 11% 감소하였으며, 특히 대조군 대비 뇌 무게가 9% 감소함을 확인함 <그림1>

• ╶︎또한 DAPI 염색을 통해 대뇌피질층(Cortical Layers) 구조를 비교한 결과, 전체적인 대뇌 피질층 두께가 감소함을 확인함 <그림2>

□ DEMP 노출이 신경 발달에 미치는 연구 결과

○ 생후 3일된 마우스의 뇌를 신경세포 표지인자(NeuN)와 성상세포 표지인자(GFAP)를 이용하여 세포타입별 차이를 확인하였으며, 대조군에 비해 DMEP에 노출된 마우스는 신경세포 수는 감소한 반면, 성상세포의 수는 비정상적으로 증가되어 신경세포와 성상세포 생성의 불균형이 유발되었다. <그림3>

□ DEMP 노출에 따른 신경세포의 형태학적 변화

○ DMEP에 노출된 새끼 실험용 쥐를 8주령까지 사육하여 청소년 시기의 신경세포 시냅스 형성에 대한 영향을 평가하였으며, 그 결과 대조군에 비해 DMEP에 노출된 마우스의 신경세포 수상돌기가시(Dendritic spine)의 수가 감소하였고, 정상 대조군에 비해 미성숙한 수상돌기가시의 형태를 나타냈다. <그림4>

○ 또한 전기생리학적 평가를 통해 이러한 시냅스의 형태학적 변화는 신경세포의 기능에 영향을 미치게 되어 신경세포의 활성을 감소시키게 됨을 확인하였다.

□ DEMP 노출에 따른 행동 시험 결과

○ DMEP에 노출된 새끼 실험용 쥐를 8주령까지 사육하고, 보행성 행동량 및 불안감 관련 행동시험을 수행한 결과, DMEP에 노출된 마우스는 대조군에 비해 과잉행동을 나타내었으며, 불안감이 증가한 행동학적 결과의 변화를 나타냈다. <그림5>

<그림6> DMEP 노출에 따른 배아기 및 자손의 뇌발달과 기능 장애 모식도