폐와 다른 조직에 깊숙이 침투해 호흡기 질환, 폐암 및 심혈관 질환을 유발

대기 오염 물질 브레이크 마모 분진 "자동차 브레이크의 입자상 물질은 면역 세포를 손상 시킬 수 있다." 

▲  자동차 브레이크의 마모는 도로 미세 먼지 오염에 크게 기여한다. © 4X- image / istock

자동차 브레이크에 의해 생성된 미세 먼지는 일반적으로 추정되는 것보다 더 해로울 수 있다. 이는 분명히 면역 체계를 약화 시킨다. 세포 실험에서 알 수 있듯이 브레이크 마모에 포함된 금속 입자는 특정 면역 세포의 작용을 방해한다. 결과적으로 박테리아에 대한 저항력을 잃는다. 따라서 브레이크 분진은 디젤 배기가스의 미세 분진만큼 면역 세포에 해로운 것으로 보이며 무엇보다도 폐 감염을 촉진 할 수 있다.

입자상 물질은 건강에 해롭다는 것이 오랫동안 알려져 왔다. 크기가 몇 마이크로미터나 나노 미터에 불과한 작은 입자는 폐와 다른 조직에 깊숙이 침투해 호흡기 질환, 폐암 및 심혈관 질환을 유발할 수 있다. 자궁의 태아에게도 미세 먼지는 건강상의 문제를 일으킬 수 있다.
최근에 한 연구에 따르면 임산부의 태반에 미세 먼지 입자가 나타났다.

교통은 해로운 미세 먼지의 주요 원인 중 하나다.
특히 디젤 엔진뿐만 아니라 가솔린 엔진이 주요 원인이다. 그러나 길거리가 유일한 미세 먼지 발생원은 아니다. 예를 들어 타이어와 브레이크의 마모는 큰 부담이다. 제동 먼지만으로도 교통에서 PM2.5 입자상 물질의 약 5분의 1을 차지한다. 이들은 직경 2.5 마이크로미터 미만의 입자다. 

▲  브레이크 먼지에는 폐에 깊숙이 침투 할 수있는 금속이 풍부한 미세 입자가 포함돼 있다. 여기에서는 수천 배의 배율로 볼 수 있다. © L. Selley / 케임브리지 대학교

브레이크 먼지 들여다 보기

런던 킹스 칼리지(King's College London)의 리사 셀리(Liza Selley)와 동료들은 제동 과정에서 생성된 대기 오염 물질의 다음과 같은 사실에 주목했다. “디젤 배기가스에 대한 현재의 초점은 정당한 것 같다. 그러나 다른 미세 먼지 성분의 중요성을 잊지 말아야 한다.”라고 Selley의 동료인 이안 머드웨이(Ian Mudway)는 말한다.

브레이크 마모는 사람의 체내에서 소위 반응성 산소 종(세포 독으로 간주되는 분자)의 형성을 촉진할 수 있는 금속이 풍부하다는 것이 이미 알려져 있다. 또한 용접 및 파운드리에 종사하는 근로자를 대상으로 한 연구에 따르면 금속이 풍부한 입자상 물질이 면역계가 박테리아 감염과 성공적으로 싸우는 것을 방해할 수 있다고 한다.

면역 세포가 작동하지 않음

이 연결을 보다 자세히 조사하기 위해 과학자들은 브레이크 패드가 테스트되는 공장에서 미세 먼지로 실험을 수행했다. 입자는 버스와 트럭에 설치되는 유럽에서 일반적으로 사용되는 다른 드럼 브레이크에서 나왔다. 실험실에서 Selley와 동료들은 이 미세 먼지 입자에 마크로파겐(Makrophagen; 박테리아를 죽이는 바이러스와 유사한 미생물)을 포함하는 세포 배양물을 노출시켰다. 브레이크 먼지가 면역 세포에 어떤 영향을 미칠까?

결과는 미세 먼지가 식세포가 병원체를 섭취하여 무해하게 만드는 능력을 약화 시켰다는 것을 보여 주었다. 스타 필로 코 쿠스 아우 레 우스 박테리아를 이용한 시험에서 면역 세포는 더 이상 평소와 같이 병원체를 흡수하지 않으며 연구팀이보고 한 바와 같이 더 많은 염증성 메신저 물질을 생산했습니다. 그들이 깨끗한 공기에 다시 노출되었을 때만 면역 세포가 천천히 회복되었습니다.

디젤 배기가스와 비슷한 효과

실제로, 브레이크 더스트의 금속 구성 요소가 이 효과를 일으키는 것으로 보인다.
과학자들은 금속 이온에 결합해 반응으로 인한 손상을 막을 수 있는 소위 킬레이터를 추가했기 때문에 면역 세포에 대한 부정적인 영향은 보이지 않았다.
*킬레이터(chelator ; 전자쌍을 내어주어 양이온과 결합할 수 있는 두 개 이상의 작용기가 있는 유기시약으로 양이온과 결합하여 화합물을 만드는 시약을 킬레이트(chelate) 시약이라고도 함)

디젤 배기가스 입자에 대한 추가 연구에 따르면 이 소스의 미세 먼지는 면역 세포에 매우 유사한 영향을 미친다. 연구원들이 설명 하듯이, 디젤 미세먼지에는 철도 구리도 포함돼 있지 않다. 두 금속 모두 브레이크 먼지에서 일반적이며 이들의 역할은 활성 산소생성의 경우에 알려져 있다. 다른 금속 입자는 두 가지 유형의 미세 먼지 모두에서 발생한다.

결과에 따르면 바나듐은 특히 이와 관련해 특별한 의미를 가질 수 있다. 미세먼지 오염이 증가하는 두 실험에서 면역 세포에 점점 더 많이 흡수된 유일한 금속이었다.

기관지염 등에 더 취약할까?

“디젤 배출가스 및 브레이크 마모는 Makrophagen에 똑같이 유독 한 것 같다. 이 면역 세포는 병원체와 감염으로부터 폐를 보호한다. 그러나 미세 먼지는 더 이상 박테리아를 흡수하고 싸울 수 없게 한다는 것이다. 이 결과는 정확히 무엇을 의미하는가?

과학자들의 관찰에 따르면 디젤 배기가스뿐만 아니라 브레이크 먼지도 폐렴 및 기관지염과 같은 호흡기 질환을 유발할 수 있다고 한다. 그러나, 그들은 세포 실험으로부터 얻은 지식이 인간에게 쉽게 적용 될 수 없다고 강조한다. "연구에 따르면 미세 먼지의 금속 입자가 실제 사람들의 폐 감염에 대한 감수성에 어떤 영향을 미치는지 먼저 보여 주어야 한다"고 연구팀은 결론 지었다.
(Metallomics, 2020; doi : 10.1039 / c9mt00253g)

출처 : UK Research and Innovation

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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