국가독성과학연구소(KIT) 호흡기안전연구센터 이규홍·우종환 박사팀이 전북대와 공동연구로 폴리스타이렌(PS) 미세플라스틱이 호흡기에 노출될 경우 천식 유사 증상과 폐 손상을 유발한다는 사실을 규명했다.

폴리스타이렌은 열가소성 플라스틱으로, 가볍고 가공이 쉬워 스티로폼 일회용 배달 음식 용기의 재료로 주로 사용된다.

연구진은 실험동물의 호흡기에 PS 미세플라스틱을 입자 크기별 1000~50㎚로 노출시켜 입자 크기별 폐 손상 정도를 관찰했다. 

이어 독성이 가장 크게 나타난 PS 50㎚ 입자를 용량별로 실험동물의 기도에 노출하고 비부에 흡입 노출해 폐 손상을 관찰, 최종적으로 인간 폐 상피세포주에서 폐 손상 기전을 확인했다.

이를 통해 PS 미세플라스틱 노출에 의해 손상된 폐 조직 영역을 유전자 분석함으로써 IL-33 신호전달 경로와 Th2 면역 반응에 의해 폐 손상이 발생한다는 사실을 확인했다.

 IL-33 신호전달 경로는 인체에 외부 유해인자 자극이 생겼을 때 IL-33 단백질이 발현되고 Th2 세포 활성화를 유도한다.

연구진은 PS 미세플라스틱에 노출된 상피가 손상되면서 IL-33 단백질이 분비되고 천식 증상과 기도 염증이 유발되는 과정을 증명했다.

아울러 천식 치료제 스테로이드성 약물과 IL-33 단백질 발현 억제제를 각각 복강에 투여함으로써 PS 미세플라스틱에 의해 유발된 천식 증상과 손상된 폐 조직을 완화하는 결과도 확인했다.

이번 연구는 일상생활에서 많이 사용되는 PS 제품이 미세플라스틱으로 공중에 부유하는 현상을 가정해 수행, 흡입독성 기전을 연구해 일상적으로 사용되는 플라스틱 제품이 인체 호흡기 질환에 미치는 위험성을 과학적으로 뒷받침한 의미 있는 성과로 평가된다. 

이 박사는 “이번 연구는 공기 중 PS 미세플라스틱을 생명체가 흡입하면 천식 증상이 유발되는 위험성에 대해 과학적으로 규명한 첫 사례”라며 “향후 다양한 미세플라스틱의 흡입독성을 평가하고 치료 전략을 개발하는 중요한 기반이 될 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구결과는 지난 8월 국제학술지 ‘Environment International’에 게재됐다.
(논문명 : Polystyrene particles induces asthma-like Th2-mediated lung injury through IL-33 secretion / 주저자: 우종환(국가독성과학연구소) / 교신저자: 이규홍(국가독성과학연구소), 김범석(전북대학교))