□ 안전성평가연구소(KIT)는 급성폐렴동물모델에서 미세먼지 노출에 의한 폐 섬유증 유발을 확인함으로서, 미세먼지 노출이 세균성 호흡기 감염 질환을 악화시키는 민감성 증가 가능성을 제기하고 관련 기전을 밝혀냈다.

※ 폐 섬유증 : 폐 조직이 굳어서 심각한 호흡장애를 불러일으키는 호흡기 질환이다.

□ 미세먼지 입자는 호흡기 질환을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 미세먼지 노출에 따른 급성 폐 손상과 호흡기 감염 간 높은 상관성이 있다는 연구 결과가 제시되고 있다.

□ 호흡기질환제품 유효성평가연구단(NCER) 연구팀은 미세먼지 노출에 따른 호흡기 감염 영향을 확인하기 위해, 실험용 쥐에 기도 내 투여법으로 미세먼지(100㎍/mouse)를 3번 노출시킨 뒤 세균성 호흡기 감염(20㎍/mouse) 1회를 유도하였다.

○ 정상 폐 조직과, 미세먼지 노출 폐 조직, 급성 폐 손상 조직, 미세먼지 노출 후 급성 폐 손상 조직 등의 염증 반응 및 폐 조직의 손상 변화를 확인하는 시험을 진행하였다.

□ 그 결과, 기관지 페포 세척액(BAL) fluids에서 면역반응 매개에 중요한 역할을 하는 주요 염증성 사이토카인 IL-1β(A), IL-6(B), TNF-α(C)의 단백질 수준이 미세먼지 노출에 의한 세균성 호흡기 감염군(DEP+LPS)에서 폐 내 염증 반응이 가장 높은 수준으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.

※ 사이토카인(Cytokine) : 주로 면역세포가 분비하는 저분자량의 단백질로서 세포의 신호 전달에 관여하는 물질이다.

○ 미세먼지 노출 후 호흡기 감염군(DEP+LPS) 내 IL-1β, IL-6, TNF-α의 염증 수치가 호흡기 감염군(LPS)에 비해 각각 3.8배, 1.8배, 2.3배가 증가하였다.

※ <그림 용어>※

·BAL(Bronchoalveolar) fluids : 기관지 폐포 세척액으로 폐포에 생리식염수를 주입한 후 그것을 흡인 흡수하여 질환을 진단하는 방법이다.

·VC(Vehicle Contol) : 정상 폐조직에 DEP와 LPS의 부형제를 투여한 부형제 대조군이다.

·DEP(Disel Exhaust Particulates) : 자동차 디젤엔진에서 배출되는 미세먼지와 동일한 유형의 미세먼지 표준물질을 의미한다.

·LPS(Lipopolysaccharide) : 리포다당체로 대표적인 세균 독소를 의미한다.

○ 또한 세균성 호흡기 감염모델에 미세먼지를 노출시킨 실험군(DEP+LPS)에서 IL-17 사이토카인을 매개로 TGF-β1과 Collagen I 발현이 증가하는 것을 확인 할 수 있으며, 이를 통해 폐 섬유화증의 유발 가능성을 확인 하였다.

※ IL-17 사이토카인 : 면역세포를 활성화 하고 지시함으로서 감염에 대한 면역 반응을 조율하는 역할을 한다.

○ 호흡기 감염군(LPS)에 비해, 미세먼지 노출 후 호흡기 감염군(DEP+LPS)내 Collagen I와 TGF-β1의 단백질 발현이 각각 1.5배, 2배가 증가하였으며, 조직면역 염색 결과 호흡기 감염군(LPS)에 비해 미세먼지 노출 후 호흡기 감염군(DEP+LPS)에 폐내 TGF-β1의 단백질 발현이 1.9배 증가하는 것을 확인하였다.

※ TGF-ß1(Transforming growth factor beta 1) : 혈소판 섬유화와 근세포 재생 간 균형을 조절하는 핵심인자를 말하며, 이는 주요한 섬유증 유발 사이토카인으로 작용한다.

□ 이번 연구 결과는 코로나 바이러스 등과 같은 감염성 호흡기 질환이 미세먼지에 지속적으로 노출 되었을 때 폐 섬유화증과 같은 호흡기 중증까지 질환 악화를 초래할 수 있음을 시사한다고 할 수 있다.

□ 호흡기질환제품 유효성평가연구단 이규홍 박사는 “이번 연구는 감염성 호흡기 질환 환자의 미세먼지 노출 위험성을 확인한 결과이며, 미세먼지 노출이 IL-17 사이토카인 매개 TGF-β1/Collagen I의 단백질 발현증가 및 NLRP3(면역단백질) 염증성 신호전달을 활성화 하고 급성 폐 손상에 대한 민감성 향상에 기여할 수 있음을 나타낸다”고 말했다.

※ NLRP3 : 거대 분자 단백질 복합체로 세포에서 인플라마좀이라는 염증조절물질의 다중 단백질 복합체를 구성하는데 중요한 역할을 한다,

□ 한편, 해당 연구 내용은 세계적 학술지 ‘Biomolecules(IF 4.082)’ 11호에 1월 6일 게재되었다.

※ 논문명 : Diesel Exhaust Particulates Enhances Susceptibility of LPS-Induced Acute Lung Injury through Upregulation of the IL-17 Cytokine-Derived TGF-β1/Collagen I Expression and Activation of NLRP3 In？ammasome Signaling in Mice

- 주 저자 : 김동임(안전성평가연구소)

- 공동저자 : 송미경, 이규홍(안전성평가연구소)

※ 해당 연구는 대기환경복합대응연구사업으로 안전성평가연구소와 한국과학기술연구원이 ‘인체 영향 분석을 통한 미세먼지-생체 위해성 평가 시스템 구축’ 과제로 공동 수행함