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[취재파일] 초미세먼지, 세포 사멸시키고 DNA 손상시킨다

안영인 기자 youngin@sbs.co.kr

작성 2018.11.17 09:06 수정 2018.11.17 15:53 조회수
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기사 대표 이미지:[취재파일] 초미세먼지, 세포 사멸시키고 DNA 손상시킨다
찬바람에 한반도를 덮고 있던 미세먼지가 대부분 물러갔다. 17일 오전 8시 현재 영남지역을 중심으로 미세먼지 '나쁨'이 나타나고 있을 뿐 그 밖의 대부분 지역은 '보통' 또는 '좋음'을 회복했다. 영남지역에 남아 있는 미세먼지도 오후부터는 점차 물러갈 전망이다.

하지만 올 11월 미세먼지는 예사롭지 않다. 11월 들어 지금까지 서울에 미세먼지 '나쁨'이 나타난 날은 모두 6일이나 된다. 평균적으로 2일이 채 안되던 예년과 비교하면 3배 이상 많이 나타난 것이다. 특히 지난 11월 6일에는 서울의 일평균 초미세먼지(PM2.5) 농도가 71㎍/㎥까지 올라갔다. 연평균(25㎍/㎥)보다 농도가 3배 가까이 높은 것으로 11월에 일평균 초미세먼지 농도가 71㎍/㎥까지 올라간 것은 지난 2010년 이후 8년 만의 일이다. 서울시 보건환경연구원 자료에 따르면 지난 2010년 11월 5일에는 75㎍/㎥까지 올라갔고, 6일에는 무려 122㎍/㎥, 7일에는 110㎍/㎥까지 올라간 바 있다.

이런 가운데 초미세먼지가 세포를 사멸시키고 DNA까지 손상시킨다는 국내 연구진의 연구결과가 발표됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 환경복지연구단 류재천 박사 연구팀은 폐 상피 세포(A549)를 초미세먼지에 노출시키는 방법으로 초미세먼지가 세포를 손상시키고 DNA까지 손상시킨다는 것을 확인했다(Kim et al., 2018).

연구팀은 폐 상피 세포를 배양하는 용기에 세포의 영양분인 배지를 미세먼지와 섞어 투여하는 방법으로 폐 상피 세포를 초미세먼지에 노출시켰다. 특히 연구팀은 세포를 물에 녹는 수용성 초미세입자와 유기성 용매에 녹는 유기성 초미세입자로 나눠 노출시킨 뒤 세포 손상 여부와 활성산소 발생 정도, DNA 손상 여부를 확인하는 실험을 진행했다.

실험 결과 우선 노출시키는 초미세먼지의 농도가 짙어질수록 세포생존율이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 예를 들어, 인간 폐 상피세포(A549)를 수용성 초미세먼지에 노출시킬 경우 초미세먼지 농도가 78.51㎍/mL 일 때는 초미세먼지에 노출시키지 않은 대조군 세포에 비해 세포가 5% 정도 더 사멸했고, 초미세먼지 농도가 196.28 ㎍/mL일 때는 약 10%, 초미세먼지 농도가 426.91㎍/mL로 높아질 때는 대조군에 비해 세포가 20% 정도 더 사멸하는 것으로 나타났다.

또한 노출시키는 미세먼지 농도가 짙어질수록 발생하는 활성산소는 늘어나는 것으로 나타났다. 5~20%의 세포가 더 사멸할 수 있는 미세먼지에 노출시킬 경우 발생하는 활성산소의 양도 미세먼지에 노출되지 않은 대조군과 비교할 때 20~30% 정도 늘어나는 것으로 나타났다. 특히 농도가 짙어질수록 DNA 손상도 크게 늘어나는 것으로 나타났는데 세포가 20% 정도 더 사멸하는 수준의 초미세먼지에 노출될 경우 DNA 손상 정도는 대조군보다 3배 정도나 늘어나는 것으로 나타났다. DNA (사진=픽사베이)연구팀은 특히 세포가 초미세먼지에 노출될 경우 세포 내에서 특정 유전자의 발현이 눈에 띄게 변하는 것도 확인할 수 있었는데 그 유전자군은 바로 세포사멸(cell death)이나 염증반응(inflammatory response), 면역반응(immune response)에 관여하는 유전자인 것으로 확인됐다. 세포가 초미세먼지에 노출될 경우 세포사멸과 염증반응, 면역반응에 이상이 초래된다는 뜻이다. 연구팀은 특히 초미세먼지가 세포의 활성산소 생성과 DNA 손상, 사멸에 직접적인 영향을 미치는 것으로 추정했다.

DNA에는 부모로부터 받은 모든 유전정보가 담겨 있다. DNA가 손상된다는 것은 질병이 됐든 아니면 형태가 됐든 지금까지와 다른 상황이 발생할 수 있다는 것을 뜻한다. 초미세먼지로 인해 기존 질병의 악화나 발병뿐 아니라 새로운 질병까지도 발생할 가능성이 높아지고 있다.

<참고문헌>
* Woong Kim, Seung-Chan Jeong, Chan-young Shin, Mi-Kyung Song, Yoon Cho, Jung-hee Lim, Myung Chan Gye, Jae-Chun Ryu, 2018: A study of cytotoxicity and genotoxicity of particulate matter (PM2.5) in human lung epithelial cells (A549), Molecular and Cellular Toxicology, 14:163-172, DOI 10.1007/s13273-018-0018-0