초미세먼지 속 중금속 독성, 멜라토닌이 감소시킨다

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 안전성평가연구소(KIT)는 미세먼지 속 중금속 중 하나인 카드뮴이 인체 전립선에 미치는 독성학적 영향과 멜라토닌(Melatonin)의 이런 독성에 대한 저감 효과를 확인했다고 10일 밝혔다.

카드뮴은 쉽게 부식되지 않는 특성으로 각종 배터리, 금속코팅, 안료, 플라스틱 안정제 등으로 사용되고 있으나 대표적인 발암물질로 인체에 노출되면 폐, 간, 신장에 축적돼 암을 유발한다고 알려졌다.

KIT 연구팀은 이번에 미세먼지 속 카드뮴의 인체에 대한 독성영향 시험에 나서 동일한 유전적 특징을 갖는 세포집단인 세포주(Cell Line)와 마우스(Mouse)에 인체 노출 가능 범위인 200㎍/kg 농도로 카드뮴을 노출시켰다.

세포주 실험에선 인체유래 전립선 세포주와 마우스(Mouse) 세포주에 카드뮴을 노출시켰고 그 결과 산화스트레스로 인해 활성산소가 증가, 세포사멸이 유도되는 현상을 확인했다. 활성산소(ROS)는 몸 속 기관이나 세포가 활동하면서 생기는 찌꺼기로 세포막을 손상시킨다.

또 세포의 대사 항상성과 세포사멸에 중요한 기능을 하는 세포소기관인 미토콘드리아에 카드뮴이 침투해 미토콘드리아의 막전위를 감소시켜 세포 독성이 유발되는 것을 관찰했다. 세포막 안쪽과 바깥쪽의 전위차인 막전위가 떨어지게 되면 세포 기능이 저하된다.

특히 최근 미토콘드리아의 항상성에 중요한 기능을 하는 것으로 보고되고 있는 STAT3(Signal Transducer and Activator of Transcription 3)가 카드뮴 노출에 따라 기능이 손상된다는 것도 밝혀냈다.

연구팀은 "STAT3는 면역 억제, 염증 질환 및 자가면역질환 등 세포 자극에 반응해 다양한 유전자의 발현을 매개한다"면서 "마우스에 카드뮴을 노출하면 세포실험과 동일하게 미토콘드리아의 STAT3 단백질이 감소했고 이를 통해 카드뮴이 전립선 조직을 손상시키는 것을 확인했다"고 설명했다.

이는 카드뮴 노출이 STAT3의 기능을 저하시키고 미토콘드리아의 항상성을 손상시켜 전립선 조직 크기와 기능에 영향을 미쳐 전립선 손상을 유발한다는 의미다.

이어 멜라토닌을 1시간 동안 전처리한 결과, 멜라토닌이 미토콘드리아 STAT3 기능을 조절해 미토콘드리아의 항상성을 향상시키고 세포 사멸을 방해해 전립선 기능의 독성영향을 저감시키는 것을 확인했다.

멜라토닌은 뇌에서 분비되는 수면 리듬을 조절하는 생체호르몬으로서 불면증 치료에 사용되는 약물로 잘 알려져 있다.

이번 연구는 KIT와 플로리다대학교 한성민 교수팀이 공동으로 수행했으며 생물학 분야 권위학회지인 'Communications biology'에 지난 2월 게재됐다.(논문명:Melatonin protects against cadmium-induced oxidative stress via mitochondrial STAT3 signaling in human prostate stromal cells)

KIT 경남바이오헬스연구지원센터 허정두 센터장은 "초미세먼지 속 중금속 물질의 유해성에 대한 연구가 지속적으로 필요하다"며 "물질의 유해성 파악 뿐 아니라 이를 저감할 수 있는 대안을 찾는 연구도 함께 수행할 예정"이라고 말했다.


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