화학물질 복합물 노출과 인체 독성 및 질병 간 기초 연구
국내 연구팀이 유기염소계 살충제 노출에 의한 제2형 당뇨병 발생 상관관계를 규명했다.
안전성평가연구소(KIT)와 목포대학교, 서울과학기술대학교 연구팀은 유기염소계 살충제(OCP) 복합물 노출에 의한 제2형 당뇨병 발생 간 상관관계를 과학적으로 검증했다고 1일 밝혔다.
OCP는 체내에 축적되어 인체나 생태계에 면역체계 교란, 중추신경계 손상 등을 초래하는 것으로 알려진 잔류성유기오염물질(POPs) 중 하나로 파킨스병이나 암, 비만, 당뇨병 등을 유발하는 것으로 심각성이 대두되고 있다.
기존 복합화학물질에 대한 연구는 2가지 이상 여러 물질이 혼합되어 있어 독성 영향 분석에 많은 시간과 비용 등이 소요되므로 대부분의 연구가 ‘단일물질’을 대상으로 ‘고농도’, ‘단기노출’ 형태로 이루어지고 있다.
그러나 실제 사람들이 경험하고 만성질환 발생에 관여하는 노출형태는 ‘복합물질, ’저농도‘, ’만성노출‘ 형태이므로 현재 보고되는 연구 결과로는 역학 연구 결과를 설명하는 데에 한계가 있다.
이번 연구에서는 인체의 혈액에서 검출되는 5종의 OCP(클로르 단, 헵타 클로르, p,p'- 디클로로 디 페닐 트리클로로 에탄, β- 헥사 클로로 시클로 헥산, 헥사 클로로 벤젠)을 체내에 존재하는 농도를 고려하여 동일한 비율로 혼합하여 L6 근육세포와 제브라피쉬에 처리하여 당대사에 미치는 영향에 대하여 평가했다.
앞서 해당 연구 이전에 각 5개의 단일물질에 대한 연구를 통해 저농도 노출 시, 당 흡수 및 인슐린 분비가 억제되는 결과를 입증하였고, 이러한 과학적 연구결과를 토대로 5종의 OCP 물질이 혼합된 복합물을 사용했다.
이번 세포실험 연구에서 OCP 복합물을 L6 근육세포에 0.5 nmol/L, 50 nmol/L, 5000 nmol/L 농도별로 6시간, 12시간, 24시간, 48시간 노출시킴으로서 저농도의 만성노출의 조건으로 시험 결과를 분석했다.
그 결과, 단일물질보다 훨씬 낮은 농도로 처리하였을 때 L6 근육세포에서 2-NBDG을 통해 당 흡수가 감소되었음을 확인하였으며, 이러한 원인은 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS)의 과도한 생성과 미토콘드리아의 기능 상실에 의한 것으로 밝혀졌다.
정상세포에서 미토콘드리아는 생명 활동에 필요한 에너지를 생성할 때 발생하는 ROS 생성을 최소화 하나, 미토콘드리아의 구조와 기능에 장애가 발생하는 경우 ROS 생성이 증가되어 당대사와 인슐린 신호전달에 영향을 미친다.
또한, 제브라피쉬가 OCP 복합물에 노출되었을 때 세포사멸(cell death)과 ROS 생성이 증가하며 당 흡수가 감소하는 것을 확인했다.
이러한 연구 결과는 유해화학물질 노출이 질병 발생에 직접적인 원인이 될 수 있다는 것을 보여주고 있으며, 유해화학물질 노출을 저농도, 복합물 관점에서 해석함으로서 해당 연구 방법론을 과학적으로 검증했다는 점에 의미가 있다.
안전성평가연구소 흡입독성연구그룹 박철민 박사는 “해당 연구가 제2형 당뇨병과 같은 환경성 질환 발생에 대한 유해화학물질 노출의 위험성을 제시하고, 연구 방법론에 있어 저농도, 복합물 관점의 중요성을 보임으로서 다양한 인과관계 연구의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
향후 해당 연구팀은 이번 근육 세포 내(in vitro)와 제브라피쉬 모델(in vivo) 연구 결과를 바탕으로 실험동물 모델을 이용한 후속 연구 결과를 환경과학분야 국제 학술지에 게재할 계획이다.
한편, 해당 연구 내용은 CiteScore 기준 환경공학부분 상위 1% 저널 ‘Journal of Hazardous Materials’(IF 9.038)에 3월 게재됐다.
안전성평가연구소(KIT)와 목포대학교, 서울과학기술대학교 연구팀은 유기염소계 살충제(OCP) 복합물 노출에 의한 제2형 당뇨병 발생 간 상관관계를 과학적으로 검증했다고 1일 밝혔다.
OCP는 체내에 축적되어 인체나 생태계에 면역체계 교란, 중추신경계 손상 등을 초래하는 것으로 알려진 잔류성유기오염물질(POPs) 중 하나로 파킨스병이나 암, 비만, 당뇨병 등을 유발하는 것으로 심각성이 대두되고 있다.
기존 복합화학물질에 대한 연구는 2가지 이상 여러 물질이 혼합되어 있어 독성 영향 분석에 많은 시간과 비용 등이 소요되므로 대부분의 연구가 ‘단일물질’을 대상으로 ‘고농도’, ‘단기노출’ 형태로 이루어지고 있다.
그러나 실제 사람들이 경험하고 만성질환 발생에 관여하는 노출형태는 ‘복합물질, ’저농도‘, ’만성노출‘ 형태이므로 현재 보고되는 연구 결과로는 역학 연구 결과를 설명하는 데에 한계가 있다.
이번 연구에서는 인체의 혈액에서 검출되는 5종의 OCP(클로르 단, 헵타 클로르, p,p'- 디클로로 디 페닐 트리클로로 에탄, β- 헥사 클로로 시클로 헥산, 헥사 클로로 벤젠)을 체내에 존재하는 농도를 고려하여 동일한 비율로 혼합하여 L6 근육세포와 제브라피쉬에 처리하여 당대사에 미치는 영향에 대하여 평가했다.
앞서 해당 연구 이전에 각 5개의 단일물질에 대한 연구를 통해 저농도 노출 시, 당 흡수 및 인슐린 분비가 억제되는 결과를 입증하였고, 이러한 과학적 연구결과를 토대로 5종의 OCP 물질이 혼합된 복합물을 사용했다.
이번 세포실험 연구에서 OCP 복합물을 L6 근육세포에 0.5 nmol/L, 50 nmol/L, 5000 nmol/L 농도별로 6시간, 12시간, 24시간, 48시간 노출시킴으로서 저농도의 만성노출의 조건으로 시험 결과를 분석했다.
그 결과, 단일물질보다 훨씬 낮은 농도로 처리하였을 때 L6 근육세포에서 2-NBDG을 통해 당 흡수가 감소되었음을 확인하였으며, 이러한 원인은 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS)의 과도한 생성과 미토콘드리아의 기능 상실에 의한 것으로 밝혀졌다.
정상세포에서 미토콘드리아는 생명 활동에 필요한 에너지를 생성할 때 발생하는 ROS 생성을 최소화 하나, 미토콘드리아의 구조와 기능에 장애가 발생하는 경우 ROS 생성이 증가되어 당대사와 인슐린 신호전달에 영향을 미친다.
또한, 제브라피쉬가 OCP 복합물에 노출되었을 때 세포사멸(cell death)과 ROS 생성이 증가하며 당 흡수가 감소하는 것을 확인했다.
이러한 연구 결과는 유해화학물질 노출이 질병 발생에 직접적인 원인이 될 수 있다는 것을 보여주고 있으며, 유해화학물질 노출을 저농도, 복합물 관점에서 해석함으로서 해당 연구 방법론을 과학적으로 검증했다는 점에 의미가 있다.
안전성평가연구소 흡입독성연구그룹 박철민 박사는 “해당 연구가 제2형 당뇨병과 같은 환경성 질환 발생에 대한 유해화학물질 노출의 위험성을 제시하고, 연구 방법론에 있어 저농도, 복합물 관점의 중요성을 보임으로서 다양한 인과관계 연구의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
향후 해당 연구팀은 이번 근육 세포 내(in vitro)와 제브라피쉬 모델(in vivo) 연구 결과를 바탕으로 실험동물 모델을 이용한 후속 연구 결과를 환경과학분야 국제 학술지에 게재할 계획이다.
한편, 해당 연구 내용은 CiteScore 기준 환경공학부분 상위 1% 저널 ‘Journal of Hazardous Materials’(IF 9.038)에 3월 게재됐다.
메디컬투데이 이재혁 ([email protected])
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