‘나노플라스틱에 의한 심근세포의 수축력 감소 기전 규명’

매우 미세한 플라스틱 입자(나노플라스틱 혹은 초미세플라스틱)가 신생아 심장의 심근세포에 수축력 감소를 초래하는데 있어 그 전기생리학적 기전을 밝혔다.

전남대 김응삼 교수(생물학과)와 이동원 교수(기계공학부) 공동연구팀은 바이오소재 분야에서 최고 수준의 국제학술지인 “Biomaterials”(영향력지수: 12.479) 11월호에 게재한 연구논문을 통해, 심장의 수축을 담당하고 있는 심근세포가 나노플라스틱에 노출되었을 때 세포막에 흡착되어 세포내로 침투한 나노플라스틱에 의해 세포내 칼슘이온 농도의 감소와 미토콘드리아의 에너지대사가 급감함으로써 심근의 수축력 감소가 발생한다는 것을 설명하였다.

연구팀에 따르면, 나노플라스틱이 노출 초기에는 심근세포 세포막에 주로 흡착되며 심근세포의 수축력의 변화가 크지 않지만, 이후 나노플라스틱이 세포내로 침투하여 세포내 칼슘 이온 농도가 급격히 떨어지면서 세포의 대사활동 감소와 세포들의 집단적 활동전위가 위축되었다. 또한 표면이 양전하를 띤 나노플라스틱이 음전하를 띤 나노플라스틱보다 더 빠르고 큰 수축력 감소를 보였다. 연구팀은 유연한 고분자 소자를 이용하여 신생 쥐 심근세포의 수축력을 정밀하게 측정할 뿐만 아니라 고해상도/3차원 세포 이미징 기법, 실시간 전기생리학적 실험법, 그리고 세포신호전달 분석법을 도입하였다.

최근에 플라스틱 생산량과 폐기량 급증으로 인해 물리·화학적 요인으로 분해되어 직경 100 nm(나노미터) 이하 나노플라스틱의 환경 노출에 대한 우려가 커지고 있다. 최근 다른 그룹의 연구 결과에 따르면, 현재 사용되고 있는 영유아 젖병에서 미세플라스틱이 열소독 과정을 통해 다량(천만개 이상 입자/리터)으로 방출될 수 있다. 본 연구는 심장 기능이 아직 온전하지 않은 신생아의 심장이 주변 환경과 음식을 통해 나노플라스틱에 노출되었을 때 나타날 수 있는 위해성을 제시하였다고 볼 수 있으며 향후 성인 심장에 대한 나노플라스틱의 위해성 평가도 계획하고 있다.

지난 7년 동안 지속적으로 협력연구 체계를 구축한 본 공동연구팀에서 Amir Roshanzadeh (생물학과 박사과정), Nomin-Erdene Oyunbaatar (기계공학과 박사후연구원), Ehteshamzadeh Sarina (생물학과 석사과정) 연구원들이 공동 제1저자로 공헌하였다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 교육부가 지원하는 한국연구재단의 ‘이공분야 기초연구사업’과 ‘지역혁신선도연구센터사업’을 통해 수행되었다.

※논문명: Exposure to nanoplastics impairs collective contractility of neonatal cardiomyocytes under electrical synchronization

※기사 링크
1. 메디컬 투데이 : https://mdtoday.co.kr/news/view/1065589834776453
2. 뉴시스 : https://newsis.com/view/?id=NISX20211110_0001646104&cID=10201&pID=10200#
3. 브레이크뉴스 : https://www.breaknews.com/846933
4. 뉴스워커 : http://www.newsworker.co.kr/news/articleView.html?idxno=135930
5. 베리타스알파 : http://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=395874
6. 위키트리 : https://www.wikitree.co.kr/articles/705600

※문의: 062)530-3416 (전남대학교 생물학과) / 062)530-1684 (전남대학교 기계공학과)