3'00"읽기
- 2마이크로미터 미만의 입자 혈뇌장벽을 뚫고 단 며칠 만에 뇌의 미세 아교세포에 축적
- 입자가 세포에 의해 흡수된 후, 세포 형태, 면역 반응 및 세포 사멸의 변화 관찰
- 나노 및 마이크로 입자, 알츠하이머병이나 파킨슨병등 다양한 신경 퇴행성 질환에 관여
- 어린이의 경우 잘못 접힌 단백질의 수도 증가

미세플라스틱이 뇌에 도달
입자는 혈액뇌장벽을 뚫고 미세 아교세포를 손상시킨다.

뇌 장벽을 뚫고:
미세플라스틱은 조직과 기관에 들어갈 뿐만 아니라 뇌까지 침투할 수 있다.
쥐와 인간 세포 배양에 대한 연구가 시사한 바에 따르면 2㎛(마이크로미터) 미만의 입자는 혈뇌장벽을 뚫고 단 며칠 만에 뇌의 미세 아교세포에 축적된다. 이것은 연구자들이 보고한 바와 같이 염증, 세포 손상 및 세포 사멸을 증가시킨다. 

▲ 작은 미세플라스틱 입자는 뇌 속으로 침투해 뇌에 있는 중요한 방어 세포를 손상시킬 수 있다. © XH4D / 게티 이미지

미세플라스틱은 오랫동안 어디에나 존재해 왔다.
우리는 음식과 식수로 미세플라스틱을 섭취하며, 우리가 호흡하는 대기 중의 먼지에도 작은 입자가 포함되어 있다. 미세플라스틱 중 일부는 대변과 함께 배출되지만, 연구 결과에 따르면 다른 많은 플라스틱 입자가 조직과 장기에 축적된다. 이것이 건강에 어떤 영향을 미치는지는 아직 불분명하다. 그러나 특히 가장 작은 입자가 세포막을 손상시킬 수 있다는 징후가 있다.

식수에서 곧바로 뇌로

최근 한 연구에 따르면 우리의 뇌조차도 미세플라스틱 오염으로부터 보호되지 않는다.
대구경북 과학기술원의 권욱봉과 그의 동료들은 실험을 위해 폴리스틸렌 구슬 형태의 미세플라스틱을 쥐에게 7일 동안 경구 투여했다. 동물들에게 0.2, 2, 10㎛ 직경의 3가지 크기의 형광 마커 입자를 물과 혼합하여 매일 투여했다.

실제로 뇌는 혈뇌장벽에 의해 각종 오염으로부터 잘 보호되고 있음에도 불구하고 식수와 함께 섭취한 미세플라스틱이 뇌 속으로 들어간 것으로 밝혀졌다. 직경이 2㎛ 이하인 입자는 형광으로 표시된 대로 장벽을 통과할 수 있었다. 플라스틱 입자는 며칠 후 쥐의 뇌에서 이미 감지될 수 있었다.

▲ 대구경북 과학기술원의 권욱봉과 그의 동료들은 실험을 위해 폴리스틸렌 구슬 형태의 미세플라스틱을 쥐에게 7일 동안 경구 투여했다. (출처:관련논문 Microglial phagocytosis of polystyrene microplastics results in immune alteration and apoptosis in vitro and in vivo

소교세포의 축적

연구원들은 또한 뇌의 미세플라스틱이 축적되는 위치를 결정할 수 있었다.
"우리는 폴리스티렌 입자가 뇌의 미세 아교세포에 침착되었음을 발견했다"고 연구자들은 보고했다. 분지된 미세 아교세포는 뇌의 방어 세포로 간주된다. 이들은 병원체나 오염에 반응하여 메신저 물질과 세포 독소를 방출하므로 신체의 나머지 부분에서 백혈구와 유사한 기능을 수행한다.

▲ 우리는 음식과 음료를 통해서 미세 플라스틱을 섭취한다. © pcess609 / 게티 이미지

입자가 소교세포에서 무엇을 하는지 알아내기 위해 과학자들은 세포 배양에서 인간 소교세포로 추가 실험을 수행했다. 미세플라스틱을 첨가한 후, 미세플라스틱은 불과 몇 시간 후에 미세 아교세포의 세포 혈장에 축적되었다. 동시에, 이들 세포의 성장이 감소하고 덜 분열되었다.

염증 마커 및 세포자멸사

"입자가 세포에 의해 흡수된 후, 우리는 세포 형태, 면역 반응 및 세포 사멸의 변화를 관찰했다"고 Kwon과 그의 팀이 보고했다. 특히, 미세 아교세포에서 미세플라스틱의 흡수는 사이토카인과 같은 더 많은 염증성 전달 물질을 생산하기 시작했다는 사실로 이어졌다. 며칠 후, 세포자살을 위한 마커 메신저는 또한 세포 배양에서 점점 더 많이 검출될 수 있었다.

연구팀에 따르면, 이러한 결과는 뇌의 미세플라스틱이 신경독성 효과가 있음을 시사한다. 이는 염증 과정을 유발하고 미세 아교세포를 자살로 유도한다. "우리의 결과는 작은 미세플라스틱 입자가 잠재적인 위험을 내포하고 있음을 시사한다"고 Kwon과 그의 동료들은 말했다.

다른 입자도 뇌를 손상시킨다.

나노 및 마이크로 입자는 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 다양한 신경 퇴행성 질환에 관여하는 것으로 오랫동안 의심되었다. 미세 먼지 입자, 특히 오염된 공기의 가장 작은 금속 입자가 뇌까지 침투할 수 있다는 연구 결과가 이미 나와 있다. 뇌에 그러한 축적이 축적된 어린이의 경우 잘못 접힌 단백질의 수도 증가했다. 이것은 또한 이러한 입자의 유해한 영향에 대한 가능한 표시다.

현재의 결과와 함께 이것은 미세 플라스틱 입자가 뇌에 해로운 영향을 미칠 수 있다는 의혹을 뒷받침한다. 따라서 Kwon과 그의 팀은 뇌를 관통하는 플라스틱 입자의 결과를 더 자세히 조사하기 위해 후속 연구를 수행하기를 바라고 있다.
(Science of The Total Environment, 2021; doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.150817)

출처: DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]