부산대, 나노플라스틱 뇌 이동 경로 규명…독성 연구 새 기준 제시

부산대 안범수·정의만 교수 연구팀이 규명한 나노플라스틱의 뇌 이동 및 혈액-뇌 장벽 손상 메커니즘 모식도.(사진=부산대 제공)

부산대학교 연구진이 나노플라스틱이 인체 내에서 뇌까지 이동하는 새로운 경로를 규명하며 환경 유해물질 독성 연구의 새로운 가능성을 제시했다.

부산대는 바이오소재과학과 안범수 교수와 분자생물학과 정의만 교수 연구팀이 세포외소포체(EVs)가 나노플라스틱의 생체 내 운반체 역할을 하며 혈액-뇌 장벽 손상과 뇌 축적을 촉진할 수 있다는 사실을 확인했다고 2일 밝혔다.

연구팀은 폴리스티렌 나노플라스틱(PSNPs)이 자유 입자 상태에서는 세포 내 유입 후 비교적 빠르게 배출되는 반면, 간세포 유래 세포외소포체에 담길 경우 세포 내에 더 오래 머물며 축적된다는 사실을 밝혀냈다.

나노플라스틱은 플라스틱이 분해되면서 생성되는 초미세 입자로 음식물과 식수, 공기 등을 통해 인체에 유입될 수 있다. 최근 다양한 장기 축적 가능성이 제기되면서 특히 신경계와 혈액-뇌 장벽에 미치는 영향에 대한 관심이 커지고 있다.

◆ 세포외소포체가 나노플라스틱 운반

연구진은 세포 간 물질 전달 기능을 수행하는 세포외소포체가 나노플라스틱을 혈관과 뇌 조직으로 운반할 가능성에 주목했다.

실험 결과 세포외소포체에 담긴 나노플라스틱은 자유 형태의 나노플라스틱보다 혈관 내피세포 안에서 더 오래 남고 지속적으로 축적되는 것으로 나타났다.

혈액-뇌 장벽 기능 저하도 확인됐다.

혈관 내피세포 기반 모델에서 장벽 기능을 측정한 결과, 나노플라스틱 담지 세포외소포체 처리군은 나노플라스틱 단독 처리군보다 최대 2.8배 큰 기능 저하를 보였다.

또 혈액-뇌 장벽을 유지하는 주요 단백질인 오클루딘(occludin)과 ZO-1 발현 감소도 확인돼 장벽 구조 자체가 약화되는 것으로 분석됐다.

◆ 국제학술지 게재…환경 독성 연구 확대 기대

동물실험에서도 세포외소포체에 담긴 나노플라스틱이 자유 형태보다 뇌에 더 오래 잔류하는 것으로 나타났다.

연구진은 이를 통해 세포외소포체가 나노플라스틱의 생체 내 이동성과 뇌 축적을 높이는 운반체 역할을 할 수 있음을 확인했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '저널 오브 해저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)' 6월 15일자에 게재됐다.

이번 연구는 G-LAMP 사업단(미래지구환경연구소)과 한국연구재단 지원으로 수행됐으며, 부산대 미래지구환경연구소 김민재 박사후연구원이 제1저자로 참여했다.

안범수 교수와 정의만 교수는 "이번 연구는 나노플라스틱이 세포외소포체를 통해 주요 장기로 전달될 수 있다는 새로운 가능성을 제시한 것"이라며 "향후 환경 유해물질의 생체 내 이동 경로와 독성 영향을 규명해 위해성 평가와 정책 수립에 기여할 수 있도록 연구를 확대해 나가겠다"고 밝혔다.

부산대는 이번 연구를 통해 환경독성학과 세포생물학, 신경과학을 연결하는 융합 연구 역량을 입증했으며, 나노플라스틱의 인체 영향 평가와 환경보건 연구의 새로운 기준을 제시할 것으로 기대하고 있다.

부산=김성욱 기자