<사진 왼쪽부터 유승아 교수, 임향숙 교수, 남민경 박사, 김채린 대학원생>
우리 생활 곳곳에 침투한 미세플라스틱이 인체 건강에 미치는 우려가 커지는 가운데 미세플라스틱의 ‘크기’나 ‘양’보다 ‘표면 성질’이 뇌 염증과 신경세포 손상을 결정짓는 핵심 요인이라는 사실이 세계 최초로 밝혀졌다.
가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실 유승아·임향숙 교수 공동 연구팀은 미세플라스틱 표면의 화학적 특성이 뇌 면역세포인 ‘미세아교세포’에 미치는 영향을 정밀 분석한 결과 특정 화학 구조가 노출된 입자가 뇌 독성을 유발하는 결정적 기전임을 규명했다고 밝혔다.
미세플라스틱은 환경 속에서 시간이 지날수록 표면이 마모되고 변하며 아민기(-NH₂, 질소와 수소의 결합물)나 카르복실기(-COOH, 탄소·산소·수소의 결합물) 같은 화학 구조가 겉으로 드러나게 된다.
연구팀은 이러한 표면 변화에 주목했다.실험 결과, 아민기가 노출된 미세플라스틱(PS-NH₂)은 일반 입자보다 뇌 속 미세아교세포 안으로 훨씬 빠르게 침투했다. 침투한 입자는 뇌 내 유해 물질을 제거해야 할 면역세포를 오히려 염증을 일으키는 방향(M1형)으로 변질시켰고, 이 과정에서 TNF-α, IL-6 등 염증 신호 물질이 급증했다.
연구팀은 미세플라스틱이 뇌를 공격하는 세부 경로도 찾아냈다. 아민기 노출 입자는 세포의 에너지 공장인 ‘미토콘드리아’ 내에서 강력한 활성산소(슈퍼옥사이드)를 과도하게 생성시켰다.이렇게 발생한 활성산소는 연쇄 반응을 일으켜 세포의 에너지 시스템을 파괴하고, 결국 활성화된 면역세포가 주변 신경세포까지 사멸시키는 ‘2차 손상’으로 이어졌다.
미세플라스틱의 표면 성질이 뇌 면역계 자극을 통해 신경 독성을 일으킨다는 사실을 실험적으로 증명한 것이다.
다행히 이러한 독성 반응을 억제할 길도 열렸다. 연구팀이 비타민 E 유사체인 항산화제 ‘트롤록스(Trolox)’를 처리하자, 활성산소로 인한 염증 신호와 신경세포 손상이 분자 수준에서 유의미하게 감소하는 것으로 나타났다.
<그림은 아민기가 노출된 폴리스티렌 미세플라스틱(PS-NH2)이 미세아교세포에서 세포독성과 염증 반응을 유도하며, 미토콘드리아 superoxide 생성을 통해 산화스트레스를 증가시키는 기전 및 Trolox처리에 따른 신경독성 완화 효과 개념도>
유승아 교수는 “이번 연구는 미세플라스틱의 ‘보이지 않는 표면’이 뇌 건강에 미치는 위험성을 세계 최초로 정의했다는 데 큰 의의가 있다”며 “환경 유해물질과 신경퇴행성 질환의 연관성을 이해하고, 향후 미세플라스틱 독성 예방 기술을 개발하는 데 중요한 과학적 근거가 될 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 성과는 환경·보건 분야 저명 국제학술지인 『에코톡시콜로지 앤 인바이런먼털 세이프티(Ecotoxicology and Environmental Safety)』 2026년 1월호에 게재됐으며, 연구팀은 관련 기술로 국내 특허 2건을 출원했다.
