미세먼지 심한 날, 아랫배가 아픈 이유 찾았다

생명연, 염증성 장 질환 악화 기전 규명
"칼륨 신호교란·단백질 흡수 방해"

미세먼지가 많은 날에는 아랫배가 살살 아픈 장염 환자들도 늘어난다. 국내 연구진이 미세먼지가 호흡기를 통해 인체에 흡수되면 장 내 칼륨 신호 전달 체계를 교란해 단백질 분해·흡수를 방해, 염증성 장 질환을 악화시킨다는 사실을 확인했다. 향후 치료제 개발에 도움이 될 전망이다.

서울 전역에 미세먼지 경보가 발령된 12일 서울 남산에서 바라본 도심에 황사를 동반한 미세먼지에 싸여 있다. 사진=강진형 기자aymsdream@

한국생명공학연구원은 손미영 줄기세포연구센터 박사 연구팀이 장 오가노이드를 활용해 미세먼지(PM 10)에 노출된 염증성 장(腸) 질환 환자의 소장 기능 저하 기전을 규명하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

미세 먼지는 1급 발암물질로 호흡기질환은 물론 심혈관질환, 신진대사 방해, 생식 이상 등 다양한 질환을 유발한다. 미세먼지는 주로 호흡기를 통해 흡입되지만, 음식물이나 식수를 통해 체내에 유입되기도 한다. 음식을 통해 섭취된 미세먼지는 침, 소화액과 같은 타액에 희석되지만, 일부 유입된 미세먼지가 위나 장 점막으로 흡수되어 혈액을 타고 전신으로 퍼져 염증성 장 질환, 장내 마이크로바이옴 불균형과 같은 위장관계 장애를 유발한다는 연구 결과가 보고되고 있다.

생활 속에서 쉽게 노출되는 미세먼지는 기저질환이 있는 환자들에게 더욱 유해하다고 알려졌지만, 미세먼지와 유관 질병에 관한 연구는 천식, 아토피와 같은 질병에 집중되어 있고 유병률이 급격하게 증가하고 있는 염증성 장 질환 환자에 관한 유해성 연구는 거의 전무한 실정이다. 기존 장에서의 미세먼지 유해성 연구는 대부분 암 세포주를 활용하고 있지만, 이는 정상 세포가 아닐뿐더러 세포 다양성과 기능성 측면에서 인체와의 유사성이 낮은 한계점을 가지고 있다.

연구팀은 보유하고 있는 인간 전분화능줄기세포 유래 2차원 장 상피세포와 3차원 오가노이드 원천기술을 이용해 염증성 장 질환에서의 미세먼지 영향 연구를 진행했다. 이를 통해 미세먼지에 노출된 염증성 장 질환 모델에서는 세포 내 중요한 신호전달 물질 중 하나인 칼슘의 신호전달 체계에 교란이 발생할 뿐만 아니라 단백질 분해와 흡수 기능이 저하돼 질환이 악화한다는 사실을 확인하였다.

손 박사는 “이번 연구성과는 염증 유발 장 질환이 있는 기저질환자에게서의 미세먼지에 의한 장 기능 저하 기전을 새롭게 밝힌 것”이라며 "기저질환자에서 나타나는 환경 유해인자에 의한 장 기능 저하를 치료하기 위한 신규 타깃으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구성과는 면역학 분야 학술지 'Frontiers in immunology(IF 8.787)'에 지난 6월26일 온라인 게재됐다(논문명 : Particulate matter 10 exposure affects intestinal functionality in both inflamed 2D intestinal epithelial cell and 3D intestinal organoid models).

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr