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미세플라스틱, 작을수록 심장에 더 큰 위협된다

- 미세플라스틱 크기에 따른 복합독성 영향 확인…발암물질 BaA와 결합한 미세플라스틱의 크기가 작을수록 체내 축적과 독성 강화로 심장 기형 유발

- 미세플라스틱의 유해성 확인 및 관리방안 수립에 필요한 기초자료 활용 기대

□ 국내 연구진이 미세플라스틱의 크기가 작을수록 체내 축적이 증가하며, 이로 인해 독성 또한 강화되어 심장 기형 등을 일으킬 수 있다는 사실을 밝혀내었다.

□ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 환경질환연구센터 정진영 박사 연구팀은 미세플라스틱과 발암물질과 결합해 복합적인 독성을 갖게 되는데, 미세플라스틱의 크기가 작을수록 체내에 더 많이 축적되어 더 큰 위협이 된다는 사실을 규명하는 데 성공하였다고 밝혔다.

ㅇ 이는 향후 미세플라스틱의 유해성을 밝히고, 이를 관리하는 방안을 마련하는데 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대되고 있다.

□ 미세플라스틱은 필요 때문에 의도적으로 만들거나 환경에 유입된 플라스틱 폐기물이 풍화작용을 거쳐 만들어진다.

ㅇ 5㎜ 미만의 작은 크기로 인해 하수처리시설에서 걸러지지 않고 강이나 바다로 그대로 흘러 들어가 환경을 파괴하는 것을 물론 이를 먹이로 오인해 섭취한 물고기를 다시 인간이 섭취하여 건강을 위협한다는 점에서 심각한 문제가 되고 있다.

□ 특히, 미세플라스틱 자체로도 여러 문제의 요인이 되지만, 환경에 존재하는 다양한 유기 오염물질과 흡착하는 특성이 있어 복합 독성에 의한 위험성을 내재하고 있다.

□ 연구팀은 제브라피시와 발암물질의 하나인 벤조안트라센(benzoanthracene, 이하 BaA)을 이용하여 미세플라스틱의 크기가 작을수록 체내 축적이 증가하며, 이로 인한 독성도 강화되어 심장에 악영향을 미친다는 사실을 밝혀내었다.

ㅇ 연구팀은 0.2, 1.0, 10㎛(마이크로미터)의 미세플라스틱과 BaA를 제브라피시에 노출한 결과, 미세플라스틱의 입자 크기가 작을수록 심장 기형 등 BaA의 독성 영향이 커지는 것을 확인하였다.

ㅇ 이는 미세플라스틱에 흡착된 BaA가 플라스틱의 크기가 작을수록 체내 축적이 많아지고 이는 심장 독성을 유발하는 유전자 CYP1A의 발현을 증가시켜 혈관 생성 저해와 심장 기형을 일으킨 것이다.

□ 연구책임자인 정진영 박사는 “이번 연구는 미세플라스틱과 유기 오염물질의 흡착에 의한 체내 축적 및 복합 독성을 유발할 가능성을 보여주는 결과로, 향후 이와 관련한 심도 있는 연구가 더 필요할 것”이라고 밝혔다.

□ 한편 이번 연구성과는 4월 19일 환경과학 전문저널인 Chemosphere (IF 8.943) 온라인 판에 게재되었으며,

(논문명 : Combined effects of microplastics and benz[a]anthracene on cardiotoxicity in zebrafish (Danio rerio) larvae: Size matters / 교신저자 : 정진영 박사 / 제1저자 : 심유경 UST KRIBB스쿨 석‧박사 통합과정)

ㅇ 과기정통부 기초연구사업, NST 창의형융합연구사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행되었다.

연구결과개요

□ 연구배경

○ 미세플라스틱은 플라스틱 폐기물이 기계 및 화학적 풍화 과정을 거쳐 발생할 수 있으며 5mm(5밀리미터) 미만의 크기를 갖는 플라스틱 조각을 의미한다.

○ 미세플라스틱은 탄소 및 수소로 구성되어 있어 소수성이 강한 유기 오염물질과의 흡착할 수 있고 오염물질이 흡착된 미세플라스틱을 수생동물이 먹이로 오인하여 생체 내 잠재적 영향을 유발할 수 있다.

○ 미세플라스틱 및 유기 오염물질과의 복합 특성에 대한 연구가 진행되고 있으나 심장 독성에 대한 연구가 부족한 실정이다.

□ 연구내용

○ 연구팀은 미세플라스틱의 크기가 작을수록 복합 노출된 BaA의 심장 기형의 증가 및 혈관 생성 저해를 확인하였다.

○ 연구팀은 미세플라스틱의 크기에 따른 체내 축적량과 미세플라스틱과 복합 노출된 BaA의 체내 축적량의 변화가 유사한 것을 확인하였다.

○ 미세플라스틱이 노출된 제브라피쉬 치어의 심장 기형에는 영향이 없었으나 다른 물질에 의한 심장 기형을 증폭시키는 것을 발견하였다.

□ 연구성과의 의미

○ 미세플라스틱이 유도하는 복합독성의 효과 분석

- 본 연구는 제브라피시를 이용한 미세플라스틱의 크기가 유기 오염물질에 대한 체내 축적 및 심장 독성에 대한 독성 수준을 변화시키는 중요한 요소임을 보여주고 향후 미세플라스틱을 비롯하여 관련 유해인자의 안전성에 대한 기초자료를 제공하고 그에 따른 관리방안 마련에 활용될 것으로 기대된다.

용어설명

1. 미세플라스틱(Microplastics)

◦ 크기가 5mm 이하의 작은 플라스틱으로 플라스틱 폐기물이 쪼개지거나 분해되어 생성된다

2. BaA(Benz[a]anthracene, 벤조안트라센)

◦ C18H12의 화학구조를 갖는 다환방향족탄화수소로 석탄, 오일 등 유기 물질의 불완전 연소로 인해 생성되며 장기간 노출 시 호흡기 암, 피부암, 소화기 관련 암 등을 발생시킬 수 있음.

3. CYP1A (Cytochrome P450 monooxygenase 1A)

◦ 약물 및 독성 물질대사의 70%를 차지하는 효소로 심장 및 혈관계에 다양한 기능을 담당함. CYP1A 발현으로 다양한 발생 독성이 유도될 수 있음.

그림설명

그림1. 미세플라스틱에 의한 BaA 축적 및 심장 독성의 효과를 유도하는 과정 모식도

제브라피시 모델에서 미세플라스틱의 크기가 작을수록 BaA의 축적이 증가하고, CYP1A 발현에 의한 심장 독성의 효과 또한 증폭되었음

그림2. 미세플라스틱과 BaA에 복합 노출된 제브라피시 치어의 심장 기형의 변화

미세플라스틱과 BaA를 복합 노출시킨 제브라피시 치어는 미세플라스틱의 크기가 작을수록 심장 기형 발생이 증가하였다.