미세 플라스틱, 물리적으로 세포막 손상시켜
- 건강의학 / 문광주 기자 / 2021-08-04 23:35:00
3'30"읽기
* 우리 세포의 인지질 막은 매우 유연하고 여러 면에서 조직보다 액체처럼 행동
* 실험에서 합성 세포막이 있는 용액에 직경 1~10㎛의 미세 플라스틱 구슬을 넣었다.
* 입자가 세포막에 약간 함몰된 것을 발견, 막 장력의 증가로 이어져
* 플라스틱 입자의 축적이 세포막의 안정성을 감소시킨다는 것 확인
미세 플라스틱은 바다, 토양, 수역에 흩어져 있을 뿐만 아니라 이제 우리 몸에도 이러한 작은 플라스틱 입자가 셀 수 없이 많이 포함돼 있다. 우리는 식수, 음식 또는 공기와 함께 이들은 섭취한다. 일부는 대변과 함께 배설되고 나머지는 조직과 기관에 축적된다.
미세 플라스틱이 건강에 미치는 결과는 아직 알려져 있지 않다. 초기 연구에 따르면 환경 영향으로 노화된 미세 플라스틱은 면역계의 식세포에 흡수된다.
세포막은 얼마나 취약할까?
이제 미세 플라스틱이 세포 건강에 미치는 또 다른 부정적인 영향에 대한 징후가 있다.
연구를 위해 독일 자를란드(Saarland) 대학의 쟝 밥티스트 플러리(Jean-Baptiste Fleury)와 스페인 Tarragona 대학의 블라디미르 바울린(Vladimir Baulin)은 미세 입자와 세포의 기계적 상호작용을 더 자세히 조사했다.
"인간 세포에 대한 미세 플라스틱의 가능한 독성 효과가 현재 논의되고 있다"고 Fleury는 말했다. "대부분의 연구는 순수한 물리적 효과를 통한 세포막의 염증 가능성을 무시한다."
그 이유:
우리 세포의 인지질 막은 매우 유연하고 여러 면에서 조직보다 액체처럼 행동한다.
서로 평행하게 서 있는 지질 분자는 일종의 2차원 솔루션을 형성하고 옆으로 이동할 수 있다. 따라서 일반적인 견해에 따르면 기계적 영향(예: 입자 축적으로 인한)은 지속적인 결과를 남기지 않아야 한다. 막 분자는 나중에 원래 위치로 다시 흐른다.
장력에 대해
그러나 이중 멤브레인을 사용한 실험실 테스트가 이제 밝혔듯이 이것은 부분적으로만 사실이다. 실험에서 연구원들은 합성 세포막이 있는 용액에 직경 1~10㎛의 미세 플라스틱 구슬을 넣었다. 입자가 세포막에 약간 함몰된 것을 발견했다. 이것은 측정이 보여주듯이 이 국부적 효과를 넘어서는 막 장력의 증가로 이어졌다.
밀리리터당 25~200마이크로그램의 미세 플라스틱에서 이중막의 장력은 미터당 4에서 8mN(밀리뉴턴)으로 단시간에 두 배가 되었다. "이러한 값은 막이 용해되는 한계에 가깝다"고 과학자들은 보고했다. 그리고 다른 것이 나타났다. "1~2시간 후에도 우리는 개별 플라스틱 구체가 확산으로 인해 멤브레인에서 앞뒤로 계속 움직이는 것을 관찰했다"고 Fleury와 Baulin은 말했다.
혈액 세포가 더 빨리 찢어진다.
이러한 기계적 효과가 세포의 안정성에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 연구자들은 적혈구를 사용하여 추가 테스트를 수행했다. 그들은 내경이 혈구보다 작은 피펫으로 그것을 조심스럽게 빨아들였다. 그로 인해 혈구는 크게 늘어나서 막이 떨어져서 파열될 때까지 부분적으로 빨려 들어갔다. 그들은 0.5마이크로미터의 작은 플라스틱 입자가 있는 경우와 없는 경우 이 실험을 반복했다.
결과:
연구팀이 발견한 것처럼 미세 플라스틱의 존재는 세포막이 파열되는 데 걸리는 시간을 상당히 줄여준다. 이것은 플라스틱 입자의 축적이 세포막의 안정성을 감소시킨다는 것을 확인시켜주는 것이다.
따라서 이 순수한 기계적 효과는 동물과 인간 세포를 손상시키는 미세 플라스틱으로 연결된다. Fleury와 Baulin은 "이것은 미세 입자가 살아있는 시스템에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 더 나은 관점을 제공한다"고 말했다.
연구원들에 따르면, 이 기계적 효과는 작은 플라스틱 입자가 어떻게 염증을 유발할 수 있는지 설명할 수도 있다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; doi: 10.1073/pnas.2104610118)
출처: Universität des Saarlandes
* 우리 세포의 인지질 막은 매우 유연하고 여러 면에서 조직보다 액체처럼 행동
* 실험에서 합성 세포막이 있는 용액에 직경 1~10㎛의 미세 플라스틱 구슬을 넣었다.
* 입자가 세포막에 약간 함몰된 것을 발견, 막 장력의 증가로 이어져
* 플라스틱 입자의 축적이 세포막의 안정성을 감소시킨다는 것 확인
미세 플라스틱이 세포막을 손상시키는 방법
기계적으로 과다하게 늘어나는 것은 세포 외피를 불안정하게 만들고 염증을 촉진할 수 있다.
물리적 효과:
일반적인 믿음과 달리 미세 플라스틱 입자는 기계적 작용으로 세포막을 손상시킬 수 있다. 한 실험에 따르면 1~10㎛(마이크로미터) 크기의 입자가 축적되면 세포막이 늘어나고 장력이 가해진다. 이것은 막 손상과 염증 반응을 유발할 수 있다. 따라서 미세 플라스틱은 이전에 생각했던 것보다 더 해로울 수 있다.
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| ▲ 인지질이 수용액에서 채택할 수 있는 다양한 구조: 리포솜, 미셀 및 이중 지질층(생체막의 주성분) 출처: Author, Phospholipids_aqueous_solution_structures.svg: User:LadyofHats |
미세 플라스틱은 바다, 토양, 수역에 흩어져 있을 뿐만 아니라 이제 우리 몸에도 이러한 작은 플라스틱 입자가 셀 수 없이 많이 포함돼 있다. 우리는 식수, 음식 또는 공기와 함께 이들은 섭취한다. 일부는 대변과 함께 배설되고 나머지는 조직과 기관에 축적된다.
미세 플라스틱이 건강에 미치는 결과는 아직 알려져 있지 않다. 초기 연구에 따르면 환경 영향으로 노화된 미세 플라스틱은 면역계의 식세포에 흡수된다.
세포막은 얼마나 취약할까?
이제 미세 플라스틱이 세포 건강에 미치는 또 다른 부정적인 영향에 대한 징후가 있다.
연구를 위해 독일 자를란드(Saarland) 대학의 쟝 밥티스트 플러리(Jean-Baptiste Fleury)와 스페인 Tarragona 대학의 블라디미르 바울린(Vladimir Baulin)은 미세 입자와 세포의 기계적 상호작용을 더 자세히 조사했다.
"인간 세포에 대한 미세 플라스틱의 가능한 독성 효과가 현재 논의되고 있다"고 Fleury는 말했다. "대부분의 연구는 순수한 물리적 효과를 통한 세포막의 염증 가능성을 무시한다."
그 이유:
우리 세포의 인지질 막은 매우 유연하고 여러 면에서 조직보다 액체처럼 행동한다.
서로 평행하게 서 있는 지질 분자는 일종의 2차원 솔루션을 형성하고 옆으로 이동할 수 있다. 따라서 일반적인 견해에 따르면 기계적 영향(예: 입자 축적으로 인한)은 지속적인 결과를 남기지 않아야 한다. 막 분자는 나중에 원래 위치로 다시 흐른다.
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| ▲ 중부 유럽 강 퇴적물의 미세 플라스틱 및 기타 쓰레기 입자. Elbe(A), Mosel(B), Neckar(C) 및 Rhine(D) 강 퇴적물의 미세 플라스틱. 다양한 모양(필라멘트, 파편 및 구체)과 모든 품목이 미세 플라스틱인 것은 아니다 (예: 알루미늄 호일(C) 및 유리 구체 및 모래(D), 흰색 화살촉). 흰색 막대는 1mm를 나타낸다. (출처:https://doi.org/10.1186%2Fs12302-014-0012-7) |
장력에 대해
그러나 이중 멤브레인을 사용한 실험실 테스트가 이제 밝혔듯이 이것은 부분적으로만 사실이다. 실험에서 연구원들은 합성 세포막이 있는 용액에 직경 1~10㎛의 미세 플라스틱 구슬을 넣었다. 입자가 세포막에 약간 함몰된 것을 발견했다. 이것은 측정이 보여주듯이 이 국부적 효과를 넘어서는 막 장력의 증가로 이어졌다.
밀리리터당 25~200마이크로그램의 미세 플라스틱에서 이중막의 장력은 미터당 4에서 8mN(밀리뉴턴)으로 단시간에 두 배가 되었다. "이러한 값은 막이 용해되는 한계에 가깝다"고 과학자들은 보고했다. 그리고 다른 것이 나타났다. "1~2시간 후에도 우리는 개별 플라스틱 구체가 확산으로 인해 멤브레인에서 앞뒤로 계속 움직이는 것을 관찰했다"고 Fleury와 Baulin은 말했다.
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▲ 치약에 있는 폴리에틸렌으로 만든 10-30 마이크로미터의 작은 플라스틱 구슬 (출처: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mikroplastasarp.jpg) |
혈액 세포가 더 빨리 찢어진다.
이러한 기계적 효과가 세포의 안정성에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 연구자들은 적혈구를 사용하여 추가 테스트를 수행했다. 그들은 내경이 혈구보다 작은 피펫으로 그것을 조심스럽게 빨아들였다. 그로 인해 혈구는 크게 늘어나서 막이 떨어져서 파열될 때까지 부분적으로 빨려 들어갔다. 그들은 0.5마이크로미터의 작은 플라스틱 입자가 있는 경우와 없는 경우 이 실험을 반복했다.
결과:
연구팀이 발견한 것처럼 미세 플라스틱의 존재는 세포막이 파열되는 데 걸리는 시간을 상당히 줄여준다. 이것은 플라스틱 입자의 축적이 세포막의 안정성을 감소시킨다는 것을 확인시켜주는 것이다.
따라서 이 순수한 기계적 효과는 동물과 인간 세포를 손상시키는 미세 플라스틱으로 연결된다. Fleury와 Baulin은 "이것은 미세 입자가 살아있는 시스템에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 더 나은 관점을 제공한다"고 말했다.
연구원들에 따르면, 이 기계적 효과는 작은 플라스틱 입자가 어떻게 염증을 유발할 수 있는지 설명할 수도 있다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; doi: 10.1073/pnas.2104610118)
출처: Universität des Saarlandes
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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