"미세먼지는 독"…세포구조·대사균형 교란 과학적 입증

국내 연구진이 미세먼지가 체내 면역세포 질서를 어떻게 교란하는지를 실시간 규명했다. 이 연구결과는 환경 및 독성 분야 국제 학술지(Journal of Hazardous Materials, IF: 12.2)에 온라인(10월 5일)으로 게재됐다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 이성수-황금숙 박사 연구팀과 전남대학교 동물공학과 김성학 교수 연구팀이 공동으로 미세먼지(PM)가 대식세포 지질대사를 재편성해 '랜즈사이클(Lands cycle)' 이라 불리는 인지질 재구성 경로를 과활성화시키고, 이를 통해 염증 반응을 지속 유도한다는 것을 실시간 규명했다고 4일 밝혔다. 랜즈사이클은 인지질을 분해·재합성해 염증 매개물 생성을 조절하는 지질대사 경로를 말한다. 연구팀은 이번 연구에서 3차원 홀로토모그래피(3D-HT) 와 다중오믹스(Multi-omics) 분석기술을 결합한 멀티모달 분석법을 개발해 적용했다. 이성수 박사는 "생쥐 대식세포를 관찰한 결과, 세포 내부로 유입된 미세먼지가 축적되면서 지질 방울이 함께 형성되는 현상을 확인했다"며 "이러한 변화는 미세먼지 내 독성이 세포 구조와 대사 균형을 무너뜨린다는 사실을 영상으로 입증한 첫 사례"라고 말했다. 연구팀은 또 염증 활성 표지자(CDg16)와 지질 방울 염색(BODIPY)을 활용한 실시간 정량 분석 결과, 염증이 먼저 활성화되고 이후 지질 방울이 축적되는 순차적 세포 반응을 관찰했다고 덧붙였다. 연구팀은 지질체 분석에서 총 234종의 지질을 확인했다. 또 미세먼지로 인해 아라키돈산(arachidonic acid) 등 염증 관련 지질 대사체가 약 2~3배 증가한 것도 확인했다. 전사체 분석에서도 포스포리파아제 A2(PLA2)를 비롯한 랜즈사이클 관련 유전자의 발현이 최대 4~6배 이상 뚜렷하게 상승했고, 염증 관련 유전자(Tnf, Ccl2, Ptgs2 등) 발현도 동반 증가했다. 이성수 박사는 "미세먼지 노출이 PLA2 효소를 활성화시켜 인지질을 분해하고, 염증 매개물인 프로스타글란딘(PGE2) 등을 과도하게 생성하도록 유도했기 때문"이라고 설명했다. 이와하게 연구팀이 형광 인지질 기질을 이용한 실시간 영상 분석 결과, 리소인지질과 자유 지방산의 형광 신호가 약 1.5~2배 증가하고, PLA2 억제제 처리 시 PGE2 생성이 40~50% 감소하는 것으로 나타났다. 이 박사는 "PLA2-랜즈사이클이 미세먼지 유발 염증의 핵심 경로임을 입증한 것"이라고 부연 설명했다. 황금숙 박사는 “이번 성과는 미세먼지가 인체 세포의 지질대사체계를 교란해 염증을 유발하는 과정을 정량적으로 규명한 결과”라며 “KBSI는 국민 건강과 직결된 미세먼지, 미세플라스틱, 중금속 등 환경유해인자 연구를 분석과학의 힘으로 지속해 나가겠다”고 밝혔다.