나노플라스틱 섭취가 신경에 미치는 영향
인간이 지구환경에 심각한 문제를 일으키고 있다는 것은 분명합니다. 그 중 하나가 플라스틱 쓰레기 문제일 것입니다. 실제 우리 생활 곳곳에 사용되고 있는 플라스틱이 없다면 과연 현재의 삶이 유지될 수 있을까요? 지금은 감히 불가능하다고 말하고 싶군요. 실제로 그런일이 일어나지도 않을 것이구요. 그런데 단순히 바다에 떠다니는 플라스틱 쓰레기는 미관상의 문제가 아닙니다. 더 큰 문제는 이 쓰레기들을 해양생물들이 먹는 다는 거죠. 그리고 해산물을 먹는 우리 인간의 조직이나 혈액에서도 많은 양의 플라스틱 알갱이 들이 발견되기 시작하고 있습니다. 이런 이 물질이 우리 몸에 문제를 일으킬 가능성이 높다는 것은 다들 짐작하고 있지요. 이 글은 플라스틱이 우리 몸에 들어왔을 때 어떤 영향을 미칠지 알아보고자 한 것입니다.
플라스틱 쓰레기 문제를 비롯해 AI, 핵전쟁 등 심각한 문제들을 인간 스스로 해결하지 못한다면 언젠가는 지구상에서 인류가 멸망하겠죠. 인류가 다 사라진 후 다른 외계행성의 연구자가 지구화석을 연구하다가 이런 질문을 하지 않을까요. " 왜 지구에 살던 생물들은 모두 이상한 작은 고분자 알갱이들을 몸에 갖고 있지?"하고 말입니다.
작은 플라스틱 알갱이는 장이나 뇌에 염증반응을 일으킬 수 있다. 하지만 제거 할 경우 정상으로 상태로 돌아온다.
직경 5 마이크로미터(0.005 mm)이하의 작은 플라스틱 알갱들이 환경문제로 떠오르고 있다. 이 알갱이들은 수서생물이나 실험동물에서도 생식, 면역세포, 장내 미생물 구성, 신경이나 내분비계의 기능도 방해하는 것으로 알려져 있다. 이번 Cell Reports에 발표된 논문에 따르면 작을수록 문제가 클 것이라고 한다.
이 논문의 공동 저자이며 Soochow University의 면역학자인 Chao Wang에 따르면, 나노플라스틱을 생쥐에게 먹이면 보다 큰 마이크로플라스틱을 먹였을 때보다 장에서 더 강한 면역반응을 일으킨다. 이는 나노입자들이 그 크기에 따라 세포에 작용하여 반응을 일으키는 방법이 다르다는 연구 결과들을 지지하는 것이다.
Wang과 동료들은 직경이 500 nanometer보다 작은 것으로 정의되는 나노플라스틱(nanoplastic)이 마이크로플라스틱(microplastic, 약 5 마이크로 직경의 입자들)에 비해 대식세포에 잘 포식되는 것을 발견했다. 작은 크기를 가진 입자들은 이 세포에서 라이소솜(lysosome)에 손상을 입히는 정도가 크고 그 결과 인터루킨-1(interleukin-1 beta, IL-1beta)가 생성된다. 이는 in vitro는 물론 플라스틱을 일주일 동안 매일 먹인 생쥐의 장에서도 볼 수 있었다.
Wang등은 단일세포 염기서열분석(Single-cell sequencing)을 통해 플라스틱을 먹인 생쥐의 장에 위치한 대식세포에서 IL-1beta가 만들어진 다는 것을 확인하였다.
최근에 장의 염증반응은 뇌에 영향을 준다는 것이 알려졌고, 이에 Wang등은 장-뇌 연결축을 알아보았다. 사람이 먹는 추정치에 해당하는 나노입자를 먹인 생쥐는 2 달이 지나자 인지능력과 단기기억이 떨어졌다. 이는 open-field test나 objective recognition assay, 그리고 Morris water maize실험을 통해 밝혀진 사실이다. 이 플라스틱을 먹은 생쥐는 안먹은 생쥐에 비해 활동성 microglia와 astocyte, 분화된 Th17-T cell의 수가 많았다.
이들은 플라스틱을 섭취한 생쥐의 뇌에 IL-1beta 농도가증가한 것을 발견하였다. 하지만 뇌조직에서는 IL-1beta를 합성하는 세포를 발견하지는 못했고 이는 장에 있는 대식세포가 만들어낸 효과일 것으로 생각된다. “이런 변화들은 뇌에 손상을 주는 거죠.” Wang의 말했다.
물의 플라스틱 오염은 아주 큰 문제이기 때문에 해양생물에서 마이크로플라스틱의 섭취가 신경에 미치는 영향은 많이 연구되어 있다. Mississippi State University의 해양학자인 Ebenezer Nyadjro는 “3년전에 이 일을 시작할 때는 이 문제의 심각성을 알지 못했어요.” 또한 “이런 상황이 개선되지 않고 계속 물(수계)에 플라스틱을 버린다면 결국 이들은 마이크로플라스틱으로 잘게 부숴져 남을 것이고, 이들은 수산물에 영향을 줄 수 밖에 없습니다. 그리고 연구결과들이 보여주었듯이 사람을 비롯한 상위 포식자에 축적될 것이고 이는 우리 건강에 영향을 줄 것입니다.”라고 말했다.
Wang의 연구 결과는 최근에 인체 조직에서 마이크로플라스틱이 발견 됬다는 보고가 나오면서 그 중요성에 더 무게가 실리고 있다.
그런데 두 달동안 나노플라스틱을 섭취한 뒤라도 IL-1beta를 단일클론 항체나 화합물 억제제로 중화 시키면 인지능력이나 단기기억에 감소가 완화되었고 나노플라스틱의 섭취를 중단하면 더욱 확실하게 나타났다. 실험 후 한 달간 나노플라스틱의 섭취를 중단시키고 원래 섭취하지 않은 생쥐들과 비교하였다.
“이런 효과는 영구적이지는 않다는 걸 보여줬습니다. 그러니 전세계적으로 플라스틱문제를 바로 잡아야할 또 한가지 이유를 보여준 셈이죠.”라고 Wang은 말했다.
<이글은 아래의 기사를 번역한 것입니다.>
Shelby Bradford, PhD. Nanoplastic ingestion causes neurological deficits. The Scientisr May 31, 2023.
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