안전성평가연구소 인체유해인자 흡입독성연구단과 전북대학교(김범석 교수, 생체안전성연구소장) 연구팀은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 나노 플라스틱을 기도 내 점적 투여한 결과 폐 손상 가능성을 세계 최초로 확인했다고 밝혔다.

기도 내 점적 투여는 기도에 시험 물질을 서서히 떨어뜨린 후 호흡 과정을 통해 폐로 시험 물질이 전달되는 방식

미세플라스틱은 폐기된 플라스틱이 광산화, 풍화, 자외선 등과 같은 물리적인 힘에 의해 미세한 입자로 변화한 것으로 대기 중 상당량의 미세플라스틱이 생활 주변에서 부유하며 흡입 경로를 통해 사람의 폐에 축적되고 있다.

이러한 미세플라스틱은 5㎛ 이하의 입자로 흡입을 통해 폐 조직에 침윤하며 1㎛ 이하의 나노플라스틱의 경우는 폐포까지 도달해 천식 및 폐 섬유화 등 다양한 호흡기 질환을 유발할 수 있어 특히 나노 플라스틱에 대한 인체 손상 연구가 절실한 상황이다.

폴리프로필렌은 내화학성, 고순도, 낮은 수분 흡수율을 가지며 전기 절연 특성이 뛰어나고 가벼워 용접이 가능하기 때문에 일상 생활에서 일회용품으로 흔히 접하는 플라스틱이다.

특히 폴리프로필렌은 일회용 마스크의 주원료로 사용되고 있으며 일회용 마스크 사용이 일상화됨에 따라 이에 따른 환경오염 및 인체 노출 가능성에 대한 우려가 커지고 있다.

해당 연구팀은 폴리프로필렌 나노플라스틱을 실험동물 기도에 노출한 후 폐 손상을 관찰했으며 또한 인간 폐암 상피세포주(A549)에 폴리프로필렌 나노플라스틱을 노출함으로써 폐 손상 기전을 확인했다.

그 결과 폴리프로필렌 나노플라스틱에 노출된 실험 동물의 폐에서 염증성 손상이 유발되는 것을 확인했으며 특히 호중구성 염증 반응이 관찰됐다.

독성기전 연구 결과는 폴리프로필렌 나노플라스틱에 노출된 A549 세포에서 미토콘드리아의 손상이 확인됐으며 염증 반응을 유도하는 신호전달경로(MAPK, NF-kappa B)를 통해 세포 손상 및 염증 유발을 확인했다.

실험동물(쥐)에 폴리프로필렌 나노플라스틱을 기도 노출 하였을 때, 미토콘드리아 손상을 통한 ROS 생성이 증가하였다. ROS는 활성산소종으로 체내에 과도하게 많아지면 DNA와 세포의 손상을 유발하고 염증 반응을 일어날 수 있다. 또한 신호전달경로(MAPK, NF-kB)를 통해 폐 내 염증 및 세포 손상이 유발되는 것을 확인할 수 있다.

이번 연구는 폴리프로필렌 나노플라스틱의 호흡기 노출에 따라 폐 손상이 유발되는 기전을 실험 동물과 세포주를 통해 종합적으로 입증한 최초의 연구 결과로 일상생활의 나노플라스틱이 인체에 손상을 줄 수 있다는 점을 확인했다는 점에서 의미가 있다.

또한 폴리프로필렌이 주원료인 일회용 마스크가 나노플라스틱이 됐을 경우 인체 건강과 자연환경에 미치는 영향을 고려해 사용 후 폐기 및 관리에 대한 방안도 함께 고려되어야 할 것으로 보인다.

이규홍 안전성평가연구소 인체유해인자 흡입독성연구단 단장은 “이번 연구를 통해 폴리프로필렌 나노플라스틱 흡입 노출에 따른 인체 유해성을 확인함으로써 명확한 흡입독성학적 근거를 마련했다”라며“향후 미세플라스틱과 흡입독성연구 간 다양한 연구를 수행해나갈 예정”이라고 말했다.

한편 해당 연구는 한국환경산업기술원의 ‘호흡기 노출 경로에 따른 미세플라스틱 흡입독성평가 및 체내거동평가 기반 기술 구축’ 연구개발 사업의 결과로 국제 학술지 독성학 부분 상위 5% 이내 저널Particle and Fibre Toxicology에 올해 1월 게재됐다.

이번 논문명은 Polypropylene nanoplastic exposure leads to lung inflammation through p38-mediated NF-κB pathway due to mitochondrial damage 주저자는 우종환 안전성평가연구소 교신저자는 김범석 전북대학교 생체안전성연구소장, 이규홍 안전성평가연구소 인체유해인자 흡입독성연구단 단장이다.

내화학성은 물질이 화학물질에 견디는 성질로 화학 반응이 일어나려는 정도를 반응 속도로 나눈 값을 말하며 고순도는 어떤 물질 가운데에서 주성분인 순물질이 차지하는 비율이 높음을 이르는 말이다.

MAPK 신호전달체계는 세포 표면에 있는 수용체가 받아들인 신호를 내부에 전달하는 것으로 세포분화, 분열, 증식, 사멸, 염증 등의 세포 과정 및 반응을 조절하는데 중요한 역할을 한다.

NF-kappa B는 염증 반응에서 중요한 역할을 수행하며, NF-kB의 잘못된 전사 조절은 암, 염증성 질환과 바이러스 감염, 면역계의 발달 이상 등을 초래한다.

호중구성 염증은 선천 면역의 주요한 역할을 담당하는 세포로 인간의 몸을 이루는 혈액에 바이러스, 세균, 박테리아와 같은 외부 인자들이 침입했을 때 이를 막아내는 첫 번째 방어선이다. 하지만 해당 세포가 비정상적으로 증가하고 활성화 되면 폐 내 호중구가 우세한 염증 반응을 초래한다.