'초미세플라스틱' 세대 간 전이되며 자손의 뇌 발달에 영향

연구결과 환경분야 유수 저널에 게재...초미세플라스틱 문제해결 방안 모색의 기초 자료로 활용 기대

최근 심각한 환경오염원으로 알려진 초미세플라스틱(나노플라스틱)이 세대 간 전이되고, 특히 자손의 뇌 발달에 영향을 준다는 연구결과가 나왔다.

한국생명공학연구원(원장 김장성) 희귀난치질환연구센터 이다용 박사팀은 동물모델인 생쥐를 이용하여 모체가 섭취한 초미세플라스틱이 출산 후 모유 수유를 통해 자손으로 전달되며, 태어난 자손의 여러 장기에 축적된 것을 확인하였다.

특히, 플라스틱 입자가 자손의 뇌 조직에도 일부 분포하는 것을 형광 분석을 통해 관찰하였다. 
  
 

▲ (왼쪽부터)이다용 박사, 정보현 박사과정생 (사진출처=한국생명공학연구원)

최근 미세플라스틱이 사회적 문제로 대두되면서 환경과 생체에 미치는 영향에 관해 연구되고 있지만, 모체를 통한 미세플라스틱의 세대 간 전이 및 자손의 뇌 발달 영향에 대해서는 구체적으로 알려지지 않았다. 

미세플라스틱은 5㎜ 미만 크기의 작은 플라스틱 조각으로 크기가 작아 하수처리시설 등에 걸러지지 않고 바다와 하천으로 유입되어 환경 문제를 초래하며, 이를 먹이로 오인해 섭취한 물고기를 다시 인간이 섭취하게 되면서 장폐색 등 건강을 위협하는 문제가 되고 있다. 

초미세플라스틱은 미세플라스틱이 쪼개져서 형성되는 플라스틱 입자로 크기가 1㎛(마이크로미터, 100만분의 1m) 이하로 매우 작아 관찰 또는 검출이 매우 어렵다. 
 

▲ (초)미세플라스틱이 모체로부터 자손으로 세대 전이 되는 과정과 자손의 뇌 발달 이상을 유도하는 과정에 대한 모식도 (사진출처=한국생명공학연구원)


녹색 형광으로 표지된 초미세플라스틱을 섭취한 모체에서 태어난 새끼는 미세플라스틱에 노출되지 않은 개체에 비해 몸무게 증가가 관찰되었으며, 뇌 및 여러 장기에서 녹색 형광 입자가 관찰되었다.
  

적은 양의 미세플라스틱을 섭취한 경우에는 큰 이상이 발견되지 않았으나, 상대적으로 많은 양의 미세플라스틱을 섭취한 모체에서 태어난 자손에서는 뇌의 구조적 이상이 발견되었으며 특히, 학습과 기억에 중요한 영역인 해마 영역에서 뇌 신경세포 형성을 담당하는 신경줄기세포의 수가 감소하여 있는 것을 확인하였다. 
 

▲ (초)미세플라스틱을 섭취한 모체로부터 태어난 자손의 뇌(해마)에서 신경줄기세포 수 감소 (사진출처=한국생명공학연구원)

또한, 다량의 미세플라스틱을 섭취한 모체에서 태어난 자손의 경우 성체가 된 후 뇌의 생리학적 생화학적 기능에 이상이 관찰되었으며 암컷의 경우는 인지능력의 저하도 관찰되었다.  

다량의 미세플라스틱을 섭취한 모체의 자손에서는 신경세포 기능의 필수적인 신경전달물질인 GABA(Gamma-AminoButyric Acid)의 생성량에 변화가 있는 것을 관찰하였으며, 행동 실험을 통한 인지능력 측정 결과 암컷에서는 대조군에 비해 인지능력 저하도 관찰되었다.
 

▲ (초)미세플라스틱을 섭취한 모체로부터 태어난 자손 중 암컷의 인지능력 저하 (사진출처=한국생명공학연구원)


연구책임자인 이다용 박사는 “육상 포유류인 생쥐에서 초미세플라스틱이 세대 전이를 통해 자손에 전달되는 경로와 분포를 규명하였으며, 노출량이 많은 경우 자손의 뇌 발달 이상을 유발할 수 있다는 가능성을 제시하였다”며, “향후 실제 환경에서 인체에 노출되는 미세플라스틱 양과 생물학적 영향에 대한 심도 있는 후속 연구와 조사가 더 필요할 것”이라고 밝혔다. 
 

이번 연구결과는 향후 초미세플라스틱 오염 문제해결을 위한 국가적 차원의 정책 및 제도 마련과 저감을 위한 방안 모색에 필요한 과학적 근거 및 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

한편, 교신저자인 이다용 박사와 제1저자 정보현 박사과정생이 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 뇌과학원천기술개발사업, 한국생명공학연구원 주요사업, 교육부 이공분야 학술지원사업의 지원으로 수행되었다. 

연구결과는 환경분야 유수 저널인 Journal of Hazardous Materials(IF 10.588) 11월 18일(한국시각 11월 19일) 온라인 판에 게재되었다. (논문명 : Maternal exposure to polystyrene nanoplastics causes brain abnormalities in progeny) 

글. 김효정 기자 needhj@naver.com | 사진 및 자료출처 = 한국생명공학연구원

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