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환경에서 오래 노출된 미세플라스틱은 바이오 크러스트(bio crust)를 형성한다.
이것은 깨끗한 미세츨라스틱 보다 10배 더 체내 흠수 잘돼

미세 플라스틱 : 트로이 목마로서의 바이오 크러스트(bio crust)
환경적 영향으로 입자가 체세포로 침투하는 것이 쉽다.

겉 포장된 껍질 :
미세 플라스틱이 환경 영향에 노출되면 세포에 더 쉽게 침투 할 수 있다는 연구 결과가 있다. 결과적으로 입자 표면에 침전물이 형성되어 트로이 목마처럼 체세포에 흡수를 촉진한다.
지금까지 연구자들은 그러한 연구를 위해 신선하고 깨끗한 마이크로 플라스틱만을 사용했기 때문에 이것이 건강에 어떤 영향을 미칠지 아직 명확하지 않았다. 

▲ 미세 플라스틱이 장기간 환경에 있으면 세포에 쉽게 접근 할 수있는 바이오 크러스트를 형성해 발전시킨다.

미세 플라스틱은 심해, 음식, 심지어 우리의 장기 등 우리 환경에서 어디에나 존재한다.
연구에 따르면, 우리는 부분적으로는 식단을 통해, 부분적으로는 호흡하는 공기를 통해 매일이 작은 입자를 수백 개 이상 섭취한다. 그들 중 일부는 대변과 함께 배설되고 다른 일부는 우리 조직에 축적된다.
미세 플라스틱은 어떻게 우리 몸의 세포에 들어갈까?
이전 연구는 주로 입자 크기의 영향에 초점을 맞추었다. 그러나 그들이 어떻게 체내로 받아들여 지는지 정확히 설명하지 못했다.

▲ 환경에서 유래하여 생체 분자로 코팅된 미세 플라스틱이 음식과 함께 섭취하면 소화관을 통과할 뿐만 아니라 조직으로도 통과 할 수 있다

시뮬레이션 된 환경 영향

바이로이트 대학의 안냐 람스페르거(Anja Ramsperger)가 이끄는 팀은 최근 환경 영향(예 : 수역, 바다 또는 토양에서 미세 플라스틱이 노출되는 요인)도 포함했다.
자연환경을 시뮬레이션하기 위해 연구진은 먼저 미세 플라스틱 입자를 연못의 담수, 수족관의 소금물 또는 제어 목적으로 몇 주 동안 멸균된 물에 넣었다.

2주와 4주 후에 그들은 이 ‘노화된’ 미세 플라스틱을 생쥐의 살아있는 세포와 접촉시켰다.
이들은 대식세포, 즉 혈액을 순찰하는 면역 세포였지만 장에서도 많이 발생한다. 입자가 세포 내부에 있는지 아니면 표면에만 있는지 확인하기 위해 연구진은 세포 내부 구조의 중요한 부분인 액틴 필라멘트(actin filament,초박절편 전자현미경법 등에 의해 세포질 내에서 관찰되는 지름이 2~3nm인 것, 5~6nm인 것을 액틴필라멘트라 한다)를 염색했다.

▲ 그림 1. 2주 동안 담수에 노출된 미세 플라스틱 입자의 입자-세포 상호 작용 이미지. DIC : 입자-세포 상호 작용의 미분 간섭 대비 현미경 이미지. 형광 : 형광 표지된 필라멘트 액틴이 있는 세포의 회전 디스크 공초점 이미지 (가색 이미지, 임의 단위를 보여주는 최대 강도 투영). 3차원 공초점 이미지의 XY, YZ 및 XZ 투영은 세포막에 부착된 미세 플라스틱 입자 (A) 또는 내부화된 미세 플라스틱 입자 (B)의 분화를 허용한다. 화살표는 미세 플라스틱 입자 위치를 나타낸다. 스케일 바, 10 μm.

연구원들은 어떤 입자가 염색된 구조로 완전히 둘러싸여 있는지 현미경으로 확인할 수 있었다. Ramsperger의 동료 홀거 크레스(Holger Kress)는 “액틴 필라멘트의 형광 표시를 통해 세포가 어떤 입자를 흡수했는지 정확히 확인할 수 있었다”고 설명했다.
연구자들은 분광법을 사용해 실제로 불순물이 아니라 미세 플라스틱임을 입증했다.

생체 분자로 만든 껍질 층

Ramsperger와 동료들이 발견했듯이 환경 영향에 노출된 미세 플라스틱은 멸균 입자보다 약 10배 더 자주 세포에 흡수되었다. 반면에 마이크로 플라스틱이 이전에 바닷물에 있었는지 담수에 있었는지에 차이가 없었다.

메커니즘을 더 잘 이해하기 위해 연구원들은 분광법을 사용하여 입자의 표면을 조사했다.
그 결과, 손대지 않은 마이크로 플라스틱의 표면은 흠잡을 데 없이 매끄럽지만 ‘노화된’ 입자에 수많은 생체 분자가 침전되었다.
“분광학적 조사는 생체 분자가 탄수화물, 아미노산, 핵산 및 단백질임을 나타낸다”고 Ramsperger는 말했다.

세포내 침투용 트로이 목마

바다, 호수 또는 심지어 땅과 같은 자연환경에서는 이러한 퇴적물이 몇 초 후에 형성된다.
시간이 지남에 따라 처음에 부착된 입자는 더 강한 접착력을 가진 입자로 대체되어 각 입자 주위에 단단한 껍질을 형성한다. 차례로 다른 생체 분자가 이 껍질에 고착된다.

새로운 미세 플라스틱 입자의 매끄러운 표면과는 달리, 이 생물학적 껍질은 세포의 수용체와 상호 작용할 수 있는 더 많은 기회를 제공한다. 이것은 세포 내부로의 흡수를 촉진할 수 있다.
Ramsperger의 동료 크리스티안 라포르쉬(Christian Laforsch)는 "생체 분자로 만든 껍질은 플라스틱을 살아있는 세포로 밀수입시키는 일종의 트로이 목마 역할을 할 수 있다"고 말했다. 대 식세포가 미세 플라스틱을 섭취하면 다양한 신체 조직으로 들어가는 관문 역할을 한다.

▲ 4주 배양 후 미세 플라스틱 입자의 대표적인 SEM 이미지, 표면 확대보기. (A) FW : 불규칙한 표면 변형(화살표)의 확대보기와 함께 담수에서 배양된 마이크로 플라스틱 입자. (B) SW : 작은 소금 결정(화살표)이있는 불규칙한 표면 변형의 확대보기와 함께 소금물에서 배양된 미세 플라스틱 입자. (C) UW : 초순수에서 배양된 마이크로 플라스틱 입자는 평평한 표면을 보여준다. (D) IgG : 균일하게 거친 표면의 확대보기와 함께 IgG와 옵소닌화된(opsonized) 미세 플라스틱 입자. 축척 막대, 1 μm; SEM 설정 : 2 ~ 3kV, InLens / SE2 검출기.

유해한 영향은 아직 명확하지 않음

그러나 미세 플라스틱이 우리 세포와 조직에 유입된 결과는 아직 알려지지 않았다.
"우리의 연구는 환경에서 유래하여 생체 분자로 코팅된 미세 플라스틱이 음식과 함께 섭취하면 소화관을 통과할 뿐만 아니라 조직으로도 통과 할 수 있다는 가정을 뒷받침한다"고 Laforsch는 말한다. “여기서 입자가 어떤 손상을 일으킬 수 있는지는 아직 충분히 조사되지 않았다.”

▲ 환경에서 유래하여 생체 분자로 코팅된 미세 플라스틱이 음식과 함께 섭취하면 소화관을 통과할 뿐만 아니라 조직으로도 통과 할 수 있다

또한 마이크로 플라스틱의 어떤 특성이 그러한 잠재적으로 해로운 영향을 미칠 수 있는지도 명확하지 않다. 예를 들어 물과 토양의 오염 물질과 박테리아가 작은 플라스틱 입자에 우선적으로 부착된다는 연구 결과가 있다. 이것이 부정적인 영향에 기여하는 정도는 여전히 연구가 필요하다
(Science Advances, 2020; doi : 10.1126 / sciadv.abd1211).
출처 : Universität Bayreuth

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green Soul, Beautiful Planet" 

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