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- 어린 쥐와 늙은 쥐의 식수에 0.1~0.2마이크로미터 크기의 미세플라스틱 입자를 양을 달리하여 3주 동안 혼합
- 심장, 폐, 뇌를 포함하여 검사한 모든 기관에서 플라스틱 입자를 발견
- 생쥐에서 플라스틱 입자가 알츠하이머병과 우울증의 초기 징후를 유발

미세플라스틱은 행동과 뇌를 변화시킨다.
생쥐에서 플라스틱 입자가 알츠하이머병과 우울증의 초기 징후를 유발했다.

아주 작은 위험:
미세플라스틱 입자가 우리 몸에 침투하면 장기와 뇌로 이동하여 염증 과정이 시작될 수 있다. 이는 쥐를 대상으로 한 실험에서 나타났니다. 미세플라스틱은 뇌의 특정 지표를 감소시켰는데, 이 감소는 치매 및 우울증 발병과 관련이 있다. 쥐의 행동도 바뀌었다. 미세플라스틱이 정확히 어떻게 이러한 변화를 일으키는지는 이제 추가 연구의 주제다. 

▲ 그림 2. 생체 내 연구 설계 및 PS-MP 전달 시스템 농도 곡선. (A) 어린(4개월) 및 노령(21개월) 암컷 C57BL/6J 마우스(그룹당 n = 10)에서 PS-MP에 대한 단기(3주) 노출을 위한 생체 내 연구 설계. Schematic은 BioRender.com(2021년 12월 2일 액세스)을 통해 생성되었다. (B) PS-MP의 각 용량(낮음, 중간, 높음)의 농도를 재현탁 없이 10시간 동안 매시간 측정하고, 재현탁 없이 24시간에 다시 측정했다. (출처:관련논문 Acute Exposure to Microplastics Induced Changes in Behavior and Inflammation in Young and Old Mice / MDPI)

점점 늘어나는 플라스틱 홍수로 인해 우리가 공기, 식수, 음식에서 미세플라스틱을 흡수한다는 사실은 이제 피할 수 없다. 예를 들어, 크기가 5mm 미만인 입자는 간, 폐, 심지어 뇌에도 축적될 수 있는 것으로 나타났다. 거기에서는 세포막에 염증과 기계적 손상이 발생할 수 있다. 하지만 미세플라스틱이 우리 건강에 정확히 어떤 영향을 미치는지는 아직 부분적으로만 알려져 있다.

쥐를 위한 미세플라스틱 칵테일

로드아일랜드 대학의 로렌 개스파(Lauren Gaspar)가 이끄는 연구원들은 이제 물과 음식을 통해 섭취된 미세플라스틱이 포유류 신체의 행동과 염증 과정에 미치는 영향을 조사했다. 이를 위해 연구진은 어린 쥐와 늙은 쥐의 식수에 0.1~0.2마이크로미터 크기의 작은 미세플라스틱 입자를 양을 달리하여 3주 동안 혼합했다. 복용량은 리터당 0.0025~0.125mg이었다. 대조군에는 계속해서 순수한 물을 공급했다.

3주 후, 연구진은 먼저 쥐에게 다양한 행동 테스트를 거친 다음 잠들게 했다. Gaspar와 그녀의 동료들은 또한 다양한 기관의 조직에서 미세플라스틱 침전물을 검사하고 특정 면역 지표의 농도를 결정할 수 있었다.

▲ 그림 1. 세포 내 PS-MP의 MTT 분석 및 국소화. (A) PS-MP에 노출된 후 U-2 OS 세포의 세포 생존력을 평가하기 위한 MTT 분석. 0.01~1000μg/mL 농도 범위 및 노출 시간 24시간, 48시간, 72시간에서 0.1 및 2μm PS-MP에 대한 데이터가 표시되었다. 사후 분석 및 * p < 0.05, ** p < 0.01 및 α p < 0.10을 추세로 사용하여 일원 분산 분석으로 유의성을 결정했다. 표시된 데이터는 두 개 이상의 실험에서 나온 것이다. (B) Hoechst(중간 패널, 파란색) 및 phalloidin(오른쪽 패널, 녹색)으로 대조염색된 U-2 OS 세포에 국한된 0.1 및 2 μm PS-MP(왼쪽 패널, 빨간색)의 대표 이미지. 스케일 바 = 50μm. (출처:관련논문 Acute Exposure to Microplastics Induced Changes in Behavior and Inflammation in Young and Old Mice / MDPI)

행동 장애 및 면역 활동 증가

결과:
식수에 플라스틱 입자를 섭취한 쥐는 잠시 후 대조군 쥐와 다르게 행동했다. 수석 저자인 Jaime Ross는 “그렇게 적은 양의 미세플라스틱이 짧은 시간 후에 그러한 변화를 일으킬 수 있다는 것은 놀라운 일이었다”고 말했다. 특히 미세플라스틱에 노출된 나이가 많은 동물들은 방향을 잡고 싶거나 무언가를 찾는 것처럼 훨씬 더 많이 뛰어다니고 계속 일어섰다. 전반적으로 이러한 행동은 연구자에게 치매 환자를 상기시켰다.

이후의 장기 해부는 더욱 명확해졌다. Gaspar와 그녀의 동료들은 심장, 폐, 뇌를 포함하여 검사한 모든 기관에서 플라스틱 입자를 발견했기 때문이다. “우리는 검사한 각 조직의 세포내 구획에서 미세플라스틱 입자를 발견했다”고 그들은 보고했다. 동시에 많은 조직에서 면역 활동 지표도 증가했다. 예를 들어, 간에서는 염증 전달자 TNF-알파에 대한 유전자가 mRNA 분석에서 나타난 것보다 두 배 더 자주 읽혀졌다.

미세플라스틱은 혈액-뇌 장벽을 극복하다.

Gaspar와 그녀의 팀은 미세플라스틱이 생쥐의 뇌에 전혀 들어갔다는 사실에 놀랐다. 왜냐하면 동물들은 식수를 통해서만 미세플라스틱을 섭취했기 때문이다. 따라서 연구자들은 이 물질이 위장관과 간, 신장, 비장과 같은 해독 기관에 축적될 것이라고 가정했다.

로스 박사는 “그러나 심장이나 폐와 같은 조직에서 미세플라스틱이 검출된 것은 미세플라스틱이 소화관을 넘어 혈류로 들어갈 가능성이 있음을 시사한다”고 말했다. 그리고 거기에서 그것은 침투하기 어려운 혈액-뇌 장벽을 분명히 극복한다. 연구진은 미세플라스틱이 먼저 간을 손상시켜 혈액에 너무 많이 축적되어 뇌 조직 깊숙이 침투할 수 있게 함으로써 이 단계에 성공한 것으로 의심하고 있다.

단백질 표지는 치매의 시작을 나타낼 수 있다.

플라스틱은 또한 뇌의 소위 GFAP 마커의 감소로 이어졌다. GFAP(Glial Fibrillary Acidic Protein)은 뉴런을 지원하는 뇌에서 중요한 작업을 수행하는 신경교세포와 성상교세포의 존재와 활동을 나타낸다. "GFAP의 감소는 알츠하이머병 및 우울증의 마우스 모델을 포함한 일부 신경퇴행성 질환의 초기 단계와 관련이 있다"고 Ross는 설명한다. "우리는 미세플라스틱이 이러한 GFAP 변화를 일으킬 수 있다는 사실에 놀랐다.“

연구팀에 따르면, 미세플라스틱이 생쥐에서 두 질병의 초기 단계를 촉발했을 수 있다. Gaspar와 그녀의 팀은 이제 플라스틱 입자가 어떻게 뇌에 영향을 미치고 결과적으로 알츠하이머병과 같은 신경 장애 및 질병으로 이어질 수 있는지 더 자세히 조사할 계획이다.
(International Journal of Molecular Sciences, 2023; doi: 10.3390/ijms241512308)
출처: University of Rhode Island

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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