경희대 동서의학연구소 박은정 교수, 라멜라 구조체 응용 가능성 연구
경희대학교 동서의학연구소 박은정 교수 연구팀은 고려대학교 화학생명공학과 강정원 교수 연구팀과 살균·소독제의 위험성을 예측할 수 있는 마커 발굴 연구 결과를 발표했다.
이번 연구는 지난해 발표했던 ‘살균·소독제의 호흡기 노출이 폐 질환을 유발할 수 있다’는 내용 연구의 후속 연구이다.
마커는 라멜라 구조체(Lamellar Bodies)로 가습기 살균제 성분 물질을 포함한 총 7종의 화합물을 이용해 세포 내 구조적 변화를 비교해 결과를 얻었다.
가습기살균제 사건 관련 물질 2종과 함께 살균·소독제로 쓰이거나 쓰였던 7종의 살균·소독제 성분을 사람의 기관지 상피세포주에 노출했다. 이를 통해 각 성분의 LC50(Lethal Concentrarion 50) 값을 도출했다. LC50은 특정 시험물질을 노출했을 때 50%가 사망하는 농도이다.
기관지 상피세포에 각 물질의 LC50 농도를 24시간 동안 처리한 후, 전자현미경을 사용해 각 물질에 의해 변화된 세포 내의 구조적 변화를 관찰했다.
그 결과 폐섬유증을 유도했거나, 또는 가능성이 있는 물질로 알려진 성분들에서 라멜라 구조의 형성을 뚜렷하게 확인할 수 있었다. 라멜라 구조는 지질 이중층으로 만들어진 막이 겹겹이 쌓인 구조인데, 소량의 물을 포함하면 인지질 중 가장 안정된 구조를 보인다. 라멜라 구조는 체내 독성의 축적 가능성을 높일 수 있다.
또한, 메틸이소치아졸리논과 클로로메틸이소치아졸리논(MIT/CMIT)의 복합성분인 케톤(Kathon)의 경우 라멜라 구조의 형성은 미비하지만 미토콘드리아 손상과 핵(Nuclear Matrix)의 분열이 매우 뚜렷하게 발견됐다.
다중핵거대세포(Multinucleated Giant Cells)로의 변형은 케톤을 함유하는 제품에 노출된 세포에서도 동일하게 관찰됐다. 더 나아가 일부 물질의 경우 라멜라 구조를 특이적으로 많이 형성한 농도에서 미토콘드리아의 모습이 거의 관찰되지 않았다.
연구팀은 기관지 상피세포주에서 생성되는 라멜라 구조체가 동물 폐 조직에서도 형성되는지 확인하기 위해 각 시험물질을 호흡기로 한 번 투여한 후 14일까지 관찰해 호흡기 노출에 따른 각 해당 물질의 LD50(Lethal Dose 50) 값과 LD0(모든 동물이 생존하는 농도) 값을 동물 수준에서 다시 도출했다.
그리고 실험 과정에서 사망한 쥐와 14일 동안 생존한 실험동물의 폐에서 라멜라 구조체가 뚜렷하게 증가하는 것을 관찰했다.
박 교수는 “이번에 발견한 마커를 전자현미경을 쓰지 않고 더 쉽게 찾을 방법을 연구하고 있다. 또한, 살균·소독제 외에 다른 물질도 이 스크리닝법을 적용할 수 있을지에 대해 물리·화학적 성질이 다른 다양한 물질을 이용해 검증해보려고 한다”고 말했다.
이어 “라멜라 구조가 세포와 동물에서 생성되는 과정을 연구하면 현재까지 알려지지 않은 특발성 폐섬유증의 기전도 찾을 수 있을 것이라 기대한다”고 덧붙였다.
한편, 이번 연구 결과는 ‘섬유성 병변의 예측 마커로서 세포 내 라멜라 구조체의 동정(Detection of intracellular lamellar bodies as a screening marker for fibrotic lesions)’라는 제목의 논문으로 SCI급 저널인 ‘Toxicology and Applied Pharmacology)’의 온라인판에 게재됐다.
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| ▲경희대학교 동서의학연구소 박은정 교수 연구팀이 살균·소독제의 위험성을 예측할 수 있는 마커 발굴 연구 결과를 발표했다 (사진=경희대 제공) |
경희대학교 동서의학연구소 박은정 교수 연구팀은 고려대학교 화학생명공학과 강정원 교수 연구팀과 살균·소독제의 위험성을 예측할 수 있는 마커 발굴 연구 결과를 발표했다.
이번 연구는 지난해 발표했던 ‘살균·소독제의 호흡기 노출이 폐 질환을 유발할 수 있다’는 내용 연구의 후속 연구이다.
마커는 라멜라 구조체(Lamellar Bodies)로 가습기 살균제 성분 물질을 포함한 총 7종의 화합물을 이용해 세포 내 구조적 변화를 비교해 결과를 얻었다.
가습기살균제 사건 관련 물질 2종과 함께 살균·소독제로 쓰이거나 쓰였던 7종의 살균·소독제 성분을 사람의 기관지 상피세포주에 노출했다. 이를 통해 각 성분의 LC50(Lethal Concentrarion 50) 값을 도출했다. LC50은 특정 시험물질을 노출했을 때 50%가 사망하는 농도이다.
기관지 상피세포에 각 물질의 LC50 농도를 24시간 동안 처리한 후, 전자현미경을 사용해 각 물질에 의해 변화된 세포 내의 구조적 변화를 관찰했다.
그 결과 폐섬유증을 유도했거나, 또는 가능성이 있는 물질로 알려진 성분들에서 라멜라 구조의 형성을 뚜렷하게 확인할 수 있었다. 라멜라 구조는 지질 이중층으로 만들어진 막이 겹겹이 쌓인 구조인데, 소량의 물을 포함하면 인지질 중 가장 안정된 구조를 보인다. 라멜라 구조는 체내 독성의 축적 가능성을 높일 수 있다.
또한, 메틸이소치아졸리논과 클로로메틸이소치아졸리논(MIT/CMIT)의 복합성분인 케톤(Kathon)의 경우 라멜라 구조의 형성은 미비하지만 미토콘드리아 손상과 핵(Nuclear Matrix)의 분열이 매우 뚜렷하게 발견됐다.
다중핵거대세포(Multinucleated Giant Cells)로의 변형은 케톤을 함유하는 제품에 노출된 세포에서도 동일하게 관찰됐다. 더 나아가 일부 물질의 경우 라멜라 구조를 특이적으로 많이 형성한 농도에서 미토콘드리아의 모습이 거의 관찰되지 않았다.
연구팀은 기관지 상피세포주에서 생성되는 라멜라 구조체가 동물 폐 조직에서도 형성되는지 확인하기 위해 각 시험물질을 호흡기로 한 번 투여한 후 14일까지 관찰해 호흡기 노출에 따른 각 해당 물질의 LD50(Lethal Dose 50) 값과 LD0(모든 동물이 생존하는 농도) 값을 동물 수준에서 다시 도출했다.
그리고 실험 과정에서 사망한 쥐와 14일 동안 생존한 실험동물의 폐에서 라멜라 구조체가 뚜렷하게 증가하는 것을 관찰했다.
박 교수는 “이번에 발견한 마커를 전자현미경을 쓰지 않고 더 쉽게 찾을 방법을 연구하고 있다. 또한, 살균·소독제 외에 다른 물질도 이 스크리닝법을 적용할 수 있을지에 대해 물리·화학적 성질이 다른 다양한 물질을 이용해 검증해보려고 한다”고 말했다.
이어 “라멜라 구조가 세포와 동물에서 생성되는 과정을 연구하면 현재까지 알려지지 않은 특발성 폐섬유증의 기전도 찾을 수 있을 것이라 기대한다”고 덧붙였다.
한편, 이번 연구 결과는 ‘섬유성 병변의 예측 마커로서 세포 내 라멜라 구조체의 동정(Detection of intracellular lamellar bodies as a screening marker for fibrotic lesions)’라는 제목의 논문으로 SCI급 저널인 ‘Toxicology and Applied Pharmacology)’의 온라인판에 게재됐다.
메디컬투데이 남연희 ([email protected])
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