다양한 중금속을 포함하고 있는 미세먼지 우려가 커지고 있는 가운데, 정부출연연구기관에서 멜라토닌으로 위험한 중금속 카드뮴의 피해를 줄일 수 있는 연구개발 성과가 나와 주목된다.

안전성평가연구소(소장 정은주)는 "미세먼지 속 위험한 중금속 중 하나인 카드뮴이 인체 전립선에 미치는 독성학적 영향을 확인하고 멜라토닌이 독성을 저감시키는 효과가 있음을 알아냈다"고 10일 밝혔다. 

KIT와 플로리다대 한성민 교수 연구팀과 함께 공동으로 수행된 이 연구는 미세먼지 속 카드뮴이 인체 노출 시 어떻게 독성이 유도돼 조직 기능에 영향을 주는지 정확한 작용기전을 파악하고 저감 물질을 발굴하기 위해 실시됐다. 연구 결과는 생물학 분야 권위학회지인 'Communications biology'에  게재된 바 있다. 

쉽게 부식되지 않는 카드뮴은 각종 배터리, 금속코팅, 안료, 플라스틱 안정제 등에 사용된다. 하지만 대표적인 발암물질 중 하나로 인체에 노출될 경우 폐, 간, 신장에 축적돼 폐암, 신장암 등을 유발한다는 연구결과가 보고되고 있다.

연구팀은 동일한 유전적 특징을 가지는 세포 집단인 세포주(cell line)와 생쥐에 인체 노출 가능 범위인 200 ㎍/kg 농도로 카드뮴을 노출시켰다. 

그 결과 산화스트레스로 활성산소가 증가해 세포사멸이 유도되는 현상을 확인했다. 또 세포의 대사 항상성과 세포사멸에 중요한 기능을 하는 세포소기관인 미토콘드리아에 카드뮴이 침투해 미토콘드리아의 막전위를 감소시켜 세포 독성을 유발하는 것을 확인했다. 

특히 미토콘드리아의 항상성에 중요한 기능을 하는 것으로 보고되는 STAT3(Signal Transducer and Activator of Transcription 3)가 카드뮴 노출에 따라 기능이 손상됨을 밝혀냈다. STAT3는 면역 억제, 염증 질환 및 자가면역질환 등 세포 자극에 반응, 다양한 유전자 발현을 매개하는 것으로 알려져 있다.                  

생쥐에 카드뮴을 노출한 경우, 세포실험과 동일하게 미토콘드리아의 STAT3 단백질이 감소되고 카드뮴이 전립선 조직을 손상시키는 것을 확인하였다. 

멜라토닌은 뇌에서 분비되는 수면 리듬을 조절하는 생체호르몬으로 불면증 치료에 사용되는 약물로 잘 알려져 있다. 이러한 멜라토닌을 1시간 전처리한 결과, 멜라토닌이 미토콘드리아 STAT3 기능을 조절, 미토콘드리아의 항상성을 향상시키고 세포 사멸을 방해하면서 전립선 기능의 독성영향을 저감시키는 것을 확인했다. 

경남바이오헬스연구지원센터의 허정두 센터장은 "향후 초미세먼지 속 중금속 물질의 유해성에 대한 연구가 지속적으로 필요하다"라며 "물질의 유해성 파악 뿐 아니라 이를 저감할 수 있는 대안을 찾는 연구도 함께 수행해나갈 예정"이라고 말했다.