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미세플라스틱, 해양 수산물 성장과 발달 방해까지?
Bio통신원(안전성평가연구소)
안전성평가연구소(KIT)는 미세플라스틱 중 섬유 형태의 Polyethylene Telephthalate(PET)가 해양 수산물의 생식기능과 신경계에 부정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다고 밝혔다.
PET는 흔히 알고 있는 페트병을 만드는 재질로, 페트병 이외에 화학섬유인 폴리에스테르의 원료로써 옷이나 섬유에 더 많이 사용되고 있다.
해양환경 중 생물체에 있어 미세플라스틱은 체내 축적으로 인한 장내 염증 및 섭식작용 방해로 영양 불균형과 같은 물리적인 위험 뿐 아니라, PET에 포함된 첨가제 중 프탈레이트, 비스페놀A 등은 대표적인 내분비계 교란물질(환경호르몬)로 다양한 독성을 유발하기도 한다.
환경독성영향연구센터 연구팀은 최근 해양생태계에서 빈번하게 발견되는 섬유(fiber) 형태의 PET 플라스틱을 이용하여 100um의 크기로 미세플라스틱을 제조하였으며, 지중해담치(Mytilus galloprovincialis)에 환경 농도인 0.0005mg/L을 비롯하여 0.1, 1, 10, 100mg/L의 농도로 32일 동안 노출 시킨 뒤 나타나는 독성영향을 연구하였다.
지중해담치는 홍합과의 조개류로 우리나라 전 해역에 분포하며, 여과섭식을 하기 때문에 미세플라스틱의 섭취와 농축에 적합한 생물학적 특성을 보유하여 해양환경 모니터링 및 오염 지표의 생물체로 활용되고 있다.
연구 결과, 지중채담치의 여성호르몬 에스트라디올(E2)과 남성호르몬 테스토스테론(T) 수치가 감소하였으며 이는 생식소 발달단계 지연 및 생식소 지수의 감소로 이어져 지중해담치 번식에 부정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다.
PET 미세섬유의 만성노출로 지중해담치의 혈구에서 세포 면역 매개변수인 세포 사멸 및 DNA 손상이 관찰되었으며, 지중해담치의 소화기관과 아가미 조직에서 항산화 효소(Catalase 및 Superoxide dismutase)와 신경독성 관련 효소(Acetylcholinesterase)의 활성이 증가하여 산화 스트레스, 염증 등 손상된 세포 및 조직에서 신경학적 영향이 유발될 수 있음을 확인하였다.
해당 연구는 환경 중에 나타나는 다소 낮은 농도의 PET 미세섬유 노출에도 장기간 노출되었을 때, 생식기능과 신경독성에 부정적인 영향을 미쳐 번식을 방해할 수 있으며, 이러한 영향은 해양 수산물의 서식을 저해할 수 있음을 시사하고 있다.
지금까지 대부분의 미세플라스틱에 의한 해양생물 연구는 짧은 실험기간 동안 실험실에서 다루기 쉬운 소형 생물을 대상으로 진행되었으며, 실험을 위해 노출된 미세플라스틱은 실제 해양환경에서 나타나는 미세플라스틱과는 차이가 있어 위해성을 규명하기에는 부족한 부분이 있었다.
이번 연구는 해양환경에서 빈번하게 나타나는 섬유형 PET 미세플라스틱을 환경 관련 농도를 적용하여 사람이 즐겨 먹는 수산물 중 하나인 지중해담치에 장기간 노출함으로써, 실제 해양환경 및 생물체의 영양 단계의 전이로 인한 미세플라스틱의 잠재적 위험성을 인지할 수 있는 연구라는 점에서 의미가 있다.
최근 유엔환경총회(UNEA)는 해양플라스틱 오염 대응과 관련하여 법적 구속력이 있는 합의문을 만들기 위해 정부 간 협상위원회를 구성하고 전지구적인 문제로 공동 대처하는 등 플라스틱 오염에 대해 적극적으로 대처하고 있다.
KIT 환경독성영향센터 박준우 센터장은“본 연구는 인간이 섭취하는 해양수산물(담치)을 대상으로 수행하여 미세플라스틱 인체 노출 연구의 중요한 자료로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 미세플라스틱이 해양 양식을 하는 담치에 미치는 생식 및 발달영향을 평가함으로써 기타 수산물의 해양양식업 관리, 보호에도 참고할 수 있는 중요한 연구자료가 될 것으로 기대된다.”라고 말했다.
영국 맨체스터대학 Rachel Hurley 연구팀*에 의하면 우리나라의 인천, 경기 해안과 낙동강 하구 등에서 발견된 미세플라스틱 농도가 영국의 머지강 지류인 어웰강에 이어 전 세계에서 2, 3번째로 높게 나타나 국내 미세플라스틱 오염이 이미 심각한 수준인 것으로 확인되었다.
* Microplastic contamination of river beds significantly reduced by catchment-wide flooding(Nature geoscience, 2018)
최근 공기 및 수돗물을 통한 미세플라스틱의 흡입 및 섭취 뿐 아니라, 생선 및 조개류와 같은 해산물의 섭취로 인체에 미세플라스틱이 노출되는 중요한 경로가 될 수 있다는 가능성이 제시되고 있다.
담치와 같은 조개류는 일반적으로 내장을 통째로 섭취하기 때문에 미세플라스틱에 대한 노출이 더욱더 심각하다고 볼 수 있다.
해당 연구팀은 사람이 섭취하는 해산물의 미세플라스틱 노출과 그에 따른 독성영향이 해양생태계 뿐 아니라 인체에 유해할 수 있어 노출 경로에 대한 다양한 연구를 지속적으로 수행해 나갈 예정이다.
한편, 해당 연구는 해양수산부‘해양 미세플라스틱에 의한 환경 위해성 연구’와 국가과학기술연구회‘2차 미세플라스틱 환경오염 문제 해결을 위한 융합 솔루션 개발’연구 결과로, 환경과학 분야 상위 권위지인‘Chemosphere’에 7월 게재되었다.
*논 문 명 : Long-term exposure of the Mediterranean mussels, Mytilus galloprovincialis to polyethylene terephthalate microfibers: Implication for reproductive and neurotoxic effects
- 주 저 자 : 최진수(안전성평가연구소)
- 교신저자 : 박준우(안전성평가연구소)
<그림1> PET 미세섬유 노출로 인한 지중해담치의 독성 영향 모식도
- 지중해담치에 PET MF(PET microfiber) 100μm 크기를 0.0005, 0.1, 10, 100mg/L의 농도로 32일 동안 만성 노출시켰음
- 그 결과, PET MF 농도가 증가할수록 생식소 지수(Gonadal index, GI)가 감소하였으며, 여성호르몬과 남성호르몬이 감소하였음
- 이로 인해 정상적인 생식소 발달이 저해되며 결국 번식에 부정적인 영향을 미치게 됨을 알 수 있음
- 또한 혈구에서 세포사멸과 DNA 손상이 관찰되었으며, 아가미 및 소화관에서 항산화효소(CAT:Catalase, SOD:Superoxide dismutase)와 신경독성효소(AChE)가 증가하는 것을 확인할 수 있음
- 이를 통해 PET MF 노출이 지중해담치의 신경학적으로 부정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있음
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