미세·나노플라스틱에 반복적으로 노출됐을 때 폐에서 유해한 변화가 나타나기 시작하는 노출 수준을 가늠할 수 있는 기준이 제시됐다.
실험동물을 대상으로 한 반복 노출시험에서 폐 염증반응이 확인되면서, 향후 미세·나노플라스틱의 인체 위해성을 평가하고 안전기준을 마련하는 데 활용할 수 있는 과학적 근거가 될 것으로 기대된다.
국가독성과학연구소(KIT)는 생체모사연구센터 윤석주·한형윤 박사 등이 참여한 연구팀이 폴리에틸렌 미세플라스틱과 나노플라스틱의 폐 독성을 평가한 결과 이같이 나타났다고 19일 밝혔다.
연구팀은 스프래그돌리(SD) 랫드 108마리를 대상으로 폴리에틸렌 미세플라스틱과 나노플라스틱을 각각 40㎍(마이크로그램), 80㎍, 120㎍씩 주 1회 기관에 직접 노출했다. 실험은 13주 동안 진행됐으며, 이후 4주간 회복기간을 두고 변화가 지속되는지도 관찰했다.
폴리에틸렌은 비닐봉지와 포장재, 용기 등 다양한 제품에 널리 사용되는 플라스틱 소재다. 플라스틱 제품이 마모되거나 외부 환경에 노출되면서 미세한 크기의 플라스틱 조각이 발생할 수 있으며, 미세·나노플라스틱이 인체에 미칠 수 있는 영향에 대한 우려도 커지고 있다.
이번 실험에서 연구진은 미세플라스틱의 크기를 약 200나노미터부터 20마이크로미터까지, 나노플라스틱은 약 40~200나노미터 범위로 확인했다.
13주간 반복 노출한 결과 40㎍ 이상의 미세·나노플라스틱에 노출된 암수 랫드의 폐 조직에서 혈관 주변과 기관지 주변에 염증세포가 관찰됐다.
폐포 대식세포 변화도 40㎍ 이상 노출군에서 확인됐다. 또 폐포관이 두꺼워지거나 폐포 상피세포가 증식하는 변화도 일부 노출군에서 나타났다. 이러한 변화는 미세플라스틱과 나노플라스틱 모두에서 확인됐다.
염증과 관련된 생체지표에서도 변화가 나타났다. 연구진은 폐에서 C반응성 단백질(CRP) 수치가 모든 노출군에서 증가했으며, 인터루킨-6(IL-6)과 종양괴사인자 알파(TNF-α) 등 염증 관련 물질의 변화도 확인했다.
성별에 따른 반응 차이도 나타났다. 연구진에 따르면 암컷 랫드에서는 IL-1β와 TNF-α의 증가가 수컷보다 더 뚜렷했고, 수컷에서는 IL-6 증가가 상대적으로 두드러졌다. 연구진은 이 같은 차이가 성별에 따른 생물학적 반응 차이와 관련될 가능성을 제시했다.
다만 이번 연구에서 확인된 결과를 사람에게 그대로 적용해서는 안 된다.
연구진은 이번 실험이 실험동물의 기관에 일정량의 플라스틱 입자를 직접 투여하는 방식으로 이뤄졌으며, 실제 사람이 일상생활에서 미세·나노플라스틱에 노출되는 상황과는 차이가 있다고 설명했다.
따라서 40㎍이라는 수치를 사람이 안전하게 노출될 수 있는 기준이나 실제 환경에서의 허용기준으로 해석할 수는 없다.
연구진은 다만 이번 연구가 미세·나노플라스틱의 반복 노출에 따른 폐 독성을 평가하고 위해성 평가에 활용할 수 있는 기초자료를 제시했다는 데 의미가 있다고 설명했다.
한형윤 박사는 “비록 실험동물을 상대로 한 결과지만, 향후 실제 환경 노출 수준을 반영한 연구를 통해 인체 위해성 평가와 안전기준 마련에 필요한 과학적 근거를 지속 확보해 나가겠다”고 말했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘입자 및 섬유 독성학(Particle and Fibre Toxicology)’에 게재됐다.