변상균·이인석 교수팀, 체내 미세플라스틱 위험성 규명

음식 통해 축적된 미세플라스틱, 장 누수 및 염증성 장 질환 유발

장 누수 및 염증을 유발하는 미세플라스틱 분자 기전도 밝혀

[사진. (윗줄 왼쪽부터 시계 방향으로) 변상균 교수, 이인석 교수, 한국식품연구원 이은정 박사, 한국식품연구원 안지송 박사과정생, 이성호 박사, 김다현 연구원]

생명시스템대학 생명공학과 변상균 교수, 이인석 교수 연구팀은 한국식품연구원 이은정 박사 연구팀과 공동 연구를 통해 미세플라스틱 섭취가 ‘장(腸) 누수’를 유발하고, 염증성 장 질환을 악화시킬 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

플라스틱은 마찰, 빛 등 환경적 요인에 의해 작은 미세플라스틱으로 파편화돼 마이크로플라스틱(5㎜ 이하) 또는 나노플라스틱(1~1000㎚)으로 바뀌게 된다. 최근 연구에 따르면 우리가 먹는 음식이나 마시는 물에서도 미세플라스틱이 발견되며, 이것이 우리의 혈액과 장기에서도 검출된다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 섭취한 미세플라스틱이 인체에 미치는 생물학적, 의학적 영향에 대한 연구는 부족한 상황이었다.

연구팀은 일상생활에서 가장 많이 쓰이는 플라스틱 중 하나인 폴리스티렌(Polystyrene) 계열 플라스틱을 활용해 실제로 사람이 섭취할 수 있는 양의 미세플라스틱 농도로 만들어 동물 실험을 진행했다. 그 결과, 나노플라스틱 크기로 섭취한 동물에서 장 누수가 증가하는 현상을 발견했다. 또한 염증성 장 질환을 가진 동물이 미세플라스틱을 섭취할 경우, 장에서 염증이 더 심해지고 장 누수가 증가하는 결과도 확인했다. 

[그림. 미세플라스틱 섭취가 염증성 장 질환 동물의 장 누수를 증가시킨다.]

이어 연구팀은 미세플라스틱을 섭취한 장의 전사체(Transcriptome) 및 대사체(Metabolome) 분석, 신호 전달 경로의 규명을 통해 장의 염증과 누수를 유발하는 미세플라스틱의 분자 기전을 밝혀냈다. 미세플라스틱 섭취는 장내 염증을 촉진하는 유전자 네트워크를 활성화하고, 타우린(Taurine)과 같이 염증 및 산화 스트레스 완화에 도움을 주는 대사 물질은 감소시켰다.

추가 실험에서는 미세플라스틱이 JAK-STAT 신호 전달 경로를 교란시켜 세포 접합 단백질의 생성을 감소시키고, 장벽 항상성 유지에 문제를 초래할 수 있음도 보였다. 

변상균 교수는 “이번 연구는 미세플라스틱에 의한 장 항상성 교란의 원인을 규명하고, 이를 예방 및 개선할 수 있는 표적을 제시했다.”고 연구 의의를 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 공중 보건 및 환경 건강 연구 분야의 권위 있는 학술지인 ‘환경 연구(Environmental Research)’에 2월 10일 게재됐다.

논문정보

● 논문제목: Transcriptomic and metabolomic analysis unveils nanoplastic-induced gut barrier dysfunction via STAT1/6 and ERK pathways

● 논문주소: https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118437 

출처 : 연세소식, https://www.yonsei.ac.kr/ocx/news.jsp?mode=view&ar_seq=20240216134628337062&sr_volume=635&list_mode=list&sr_site=S&pager.offset=0&sr_cates=25