(읽기 2분)
멕시코 시티에서 3살 아이 심장에서 발견. 미토콘드리아에 변형과 손상 일으켜

미세 먼지는 심장에 깊숙이 들어간다.
금속 미세 먼지 입자가 심장 세포의 미토콘드리아에 도달

심각한 대기 오염 : 교통 관련 미세 먼지는 심장 깊이 깊숙이 도달하여 심장 세포의 미토콘드리아 (세포의 "발전소")를 손상시킬 수 있다. 이것은 멕시코 시티의 연구에 의해 확인됐다. 그곳에서 연구원들은 작은 어린이의 심장 세포에서 오염된 공기로부터 금속 나노 입자를 감지했다. 철이 풍부한 입자는 이미 미토콘드리아에 변형과 손상을 일으켰다.

▲ 교통 및 산업에서 발생하는 미세 먼지는 심장에 침투하여 미토콘드리아를 손상시킬 수 있다.

교통은 배기가스뿐만 아니라 타이어 및 브레이크 마모로부터 대량의 미세 먼지를 지속적으로 방출한다. 크기가 수 나노 미터에서 마이크로미터인 이들 입자는 흡입 시 폐에 깊숙이 들어가 천식, COPD, 폐암뿐만 아니라 심혈관 질환의 위험 요소로 간주된다.

과학자들은 태반과 심지어 오염이 심한 주거 지역의 사람들의 뇌에서도 미세 먼지로 만들어진 나노 입자를 확인했다.

심장 세포에 있는 나노 입자

이제 미세 먼지가 심장 깊숙이 침투 할 수 있음을 알 수 있다.
Lancaster University의 Barbara Maher와 동료들은 대기 오염이 매우 높은 도시인 멕시코 시티에서 교통사고 피해자 두 명을 조사한 결과 이를 발견했다. 연구팀은 이전에 혈액과 함께 나노 입자가 공기에서 심장 조직으로 운반된다는 것을 증명했다. 심하게 오염된 도시 지역의 사람들에게는 심장에 수십억 개의 나노 입자가 들어있을 수 있다.

연구원들은 이 미세 먼지 입자가 26세와 3세 유아의 심장에 도달한 곳을 발견했다.
그들은 전자 현미경으로 죽은 두 사람의 심장 조직을 조사했을 때, 주로 심장 세포의 미토콘드리아에 축적된 수많은 둥근 15~40나노미터의 작은 입자를 발견했다.
미토콘드리아는 세포 ATP의 형태로 세포대사에 에너지를 제공하기 때문에 우리 세포의 ‘발전소’로 간주된다.

미토콘드리아에 축적

더 자세히 분석한 결과, 심장 미토콘드리아의 나노 입자는 주로 철과 알루미늄 및 티타늄이 많은 금속성 입자인 것으로 나타났다. Maher와 그녀의 연구팀은 “모양, 크기 및 구성 측면에서 미토콘드리아에서 발견되는 철분이 풍부한 나노 입자는 도시와 길가의 대기 오염에 매우 일반적이고 보편적인 것들과 일치한다”고 설명했다.

그들의 관점에서, 이러한 발견은 입자상 물질의 일부가 심장에 도달하여 세포 손상을 일으킬 수 있음을 확인시켜줍니다. 이 연구는 금속 나노 입자를 함유 한 많은 심장 미토콘드리아가 이미 변형되어 막 손상을 입 었음을 보여 주었다. 미토콘드리아의 필수 기능으로 인해, 이러한 손상은 심장 세포 및 전체 조직에 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.

▲ 심장조직에서 발견된 철 함유 나노입자 © Lancaster University

피해는 오래 지속돼

Maher 박사는 “높은 수준의 입자상 물질에 노출된 사람들이 심장 질환으로 인해 더 자주 그리고 더 심하게 고통받는다는 것은 오랫동안 알려졌다.

심장 미토콘드리아에서 나노 입자의 검출은 이제 이것이 어떻게 수행되는지를 보여준다.
멕시코 시티의 두 사례에서 심장 조직에 대한 스트레스와 손상은 무엇보다도 산화 스트레스의 지표로 간주되는 단백질 PrPc의 최대 9배가 증가된 수준에서, 세포 스트레스에 대한 추가 바이오 마커처럼 나타났다고 연구자들이 보고했다.

철 및 다른 알루미늄과 같은 다른 생물 반응성 금속은 특히 세포에서 공격적인 분자의 형성을 촉진시키는 것으로 오랫동안 여겨졌다. 뇌의 금속 입자는 치매의 발달에도 관여 할 수 있다. Maher 박사는 “우리가 3살짜리 아이의 심장에서 그러한 금속 입자를 발견했다는 사실은 미세 먼지에 대한 노출이 일찍 발견됐지만, 이는 임상적으로 나중에 나타난다”고 설명했다.

피할 수 있는 위험

과학자들에 따르면 이 결과는 교통 및 산업에서 발생하는 미립자 배출을 줄여야 할 필요성을 강조한다.

미줄라(Missoula) 소재 몬태나 대학교(University of Montana)의 릴리안 칼데론-가르시두에나스 (Lilian Calderon-Garciduenas) 공동 연구원은 “이러한 형태의 대기 오염에 노출되는 것은 심혈관 질환의 위험 요소가 될 수 있다. PM2.5 입자상 물질을 줄이는 것뿐만 아니라 이를 모니터링하고 규제하는 것이 필수적이다"고 말했다.

(Environmental Research, 2020; doi : 10.1016 / j.envres.2020.109816)
출처 : Lancaster University

[더사이언스플러스] "Green Soul, Beautiful Science"

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]