[생물자원관] 미세먼지 발생 시 기관지 건조 원인 밝혀
건조 원인은 점막의 세포가 뮤신을 세포 밖으로 분비하지 못해
아프리카발톱개구리 대체해 자생 무당개구리 이용 연구

환경부 소속 국립생물자원관(관장 배연재)은 자생 무당개구리 배아를 이용한 연구를 통해 미세먼지 발생 시 기관지 점막세포의 단백질성 점액물질인 뮤신 분비가 감소하는 이유를 최근 확인했다고 밝혔다.

뮤신(mucin)은 기관지 등의 점막에서 분비되는 단백질성 점액 물질로 기관지 내부가 건조해지는 것을 막는 역할을 한다.

포유류, 양서류 등 호흡을 하는 동물의 경우 기관지에서 뮤신 분비가 감소하면 기관지가 건조해진다.

국립생물자원관과 울산과학기술원 박태주 교수 연구진은 2017년부터 최근까지 자생 무당개구리를 이용하여 미세먼지로 인한 기관지 건조 원인을 연구했다.

연구진은 자생 무당개구리 배아에 대형 경유엔진에서 배출하는 초미세먼지(PM2.5) 및 미세먼지(PM10)를 50~100µg/ml 농도로 주입하여 배아 점막에서 뮤신을 분비하는 배상세포의 변화를 관찰했다.

배상세포(goblet cell)는 호흡기 상피조직의 포도주잔 모양의 세포로 점막을  보호하기 위해 뮤신과 같은 점액질을 분비한다.

연구 결과, 배아 점막에서 뮤신 분비가 대조군(비처리군) 대비 20~40% 줄어들었으며, 그 원인은 배아 점막의 배상세포가 뮤신을 세포 밖으로 분비하지 못하고 세포 안에 쌓아놓기 때문으로 확인했다.

이번 연구에 자생 무당개구리 배아를 사용한 이유는 자생 무당개구리 배아 표피 점막이 사람의 기관지 점막과 비슷하기 때문이다.

또한, 무당개구리 배아와 세계적으로 많이 활용하는 외래종 아프 리카발톱개구리의 뮤신 감소 현상이 거의 유사하게 나타나 대체해 사용할 수 있었다.

아프리카발톱개구리(Xenopus laevis)는 실험동물 및 애완동물로 판매되고 있으며, 생태교란종의 위험이 있어 환경부 ‘위해 우려종’으로 지정(환경부고시 제2015-228호, 2015.12)되었다.

연구진은 항산화물질로 잘 알려진 토코페롤(α-Tocopherol), 트롤록스(Trolox), 아세틸시스테인(N-acetyl cysteine)을 자생 무당개구리 배아에 미리 주입한 후, 미세먼지에 노출시켜 배아의 뮤신 분비를 측정했다.

그 결과, 항산화 물질을 미리 주입한 배아에서는 미세먼지에 의한 뮤신 분비 감소가 거의 일어나지 않았다. 연구진은 항산화 물질이 뮤신 감소 억제 역할을 하고 있음을 확인하고, 자생생물 중에서 호흡기질환에 유효한 물질을 탐색하는 연구를 추진하고 있다.

이번 연구 결과는 세계적 국제학술지인 네이처 자매지 『사이언티픽 리포트(Scientific Reports)』에 4월 중순 게재될 예정이다.

배연재 국립생물자원관장은 “미세먼지에 의해 기관지 점막이 건조해지는 원인을 자생 무당개구리를 이용하여 최초로 밝힌 것은 큰 의미가 있으며, 향후 무당개구리 배아를 이용하여 천식 치료제 개발 등의 연구를 추진할 예정”이라고 밝혔다.