미세플라스틱과 나노플라스틱이 간 대사에 미치는 크기 의존적 영향

플라스틱 오염은 환경 문제일 뿐만 아니라 인간과 동물의 건강에 잠재적인 위험 요소로 주목받고 있습니다. 식품과 음료를 통해 섭취된 미세플라스틱 (MPs) 과 나노플라스틱 (NPs) 은 장벽을 통과하여 간과 같은 내부 장기에 도달하는 것으로 알려져 있습니다. 간에 존재하는 Kupffer 세포는 혈액 내 입자를 포획하는 주요 대식세포이지만, 장기적인 플라스틱 노출이 이러한 세포 기능과 간 대사에 어떤 영향을 미치는지, 특히 입자 크기에 따른 차이는 여전히 불명확한 부분이 많았습니다.

본 연구에서는 12 주에 걸친 만성 노출 모델을 사용하여 MPs(500nm) 와 NPs(50nm) 의 서로 다른 영향을 비교했습니다. 그 결과, 두 입자 모두 주로 Kupffer 세포에 축적되었지만, 그 이후의 영향은 크기에 따라 크게 달랐습니다. MPs 는 Kupffer 세포의 식세포 기능을 저하시켜 간세포로의 지질 축적을 촉진한 반면, NPs 는 전신 포도당 대사와 에너지 소비에 영향을 주어 고지방 식이 하에서는 체지방 감소와 산소 소비량 증가를 유발했습니다.

• 미세플라스틱은 간의 지질 축적을 악화시킵니다
• 나노플라스틱은 전신 에너지 대사와 포도당 내성에 영향을 줍니다
• Kupffer 세포 기능 장애가 간세포 대사 이상을 유도하는 간접적 기전이 존재합니다

연구에서는 마우스에 주 1 회, 12 주에 걸쳐 형광 표지된 MPs 또는 NPs 를 경구 투여하는 만성 노출 모델을 구축했습니다. 조직 내 입자 분포를 분석하기 위해 유세포 분석, 면역 형광 염색, 전자 현미경 관찰을 병행했습니다. 또한, 단일 핵 RNA 시퀀싱 (snRNA-seq) 을 통해 간 내 각 세포 유형 (Kupffer 세포, 간세포, 내피 세포 등) 의 유전자 발현 프로파일을 상세히 분석하여 크기 의존적 전사 반응을 규명했습니다.

• 12 주간의 만성 경구 노출 모델을 통한 생리학적 평가
• 단일 핵 RNA 시퀀싱을 통한 세포 특이적 전사 반응 분석
• Kupffer 세포와 간세포의 공동 배양을 통한 세포 간 시그널링 검증
• 고지방 식이 (HFD) 와의 병용을 통한 대사 스트레스 증폭 평가

이 연구는 환경 내 플라스틱 입자가 대사 질환의 발병이나 진행에 기여할 가능성을 시사합니다. 특히, MPs 가 간 지질 대사를 교란하여 비알코올성 지방간 질환 (NAFLD) 위험을 높일 수 있다는 점은 현대 생활 환경을 고려할 때 간과할 수 없습니다. 또한, NPs 가 에너지 소비를 증가시키는 기전은 비만 치료의 새로운 표적이나, 환경 요인이 대사 항상성에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 단서가 됩니다.

본 연구에서 사용된 고지방 식이 유도 비만 모델이나 환경 오염 물질 노출 모델은 대사 질환 병태 기전 규명 및 치료제 평가에 유용합니다. Cyagen 은 대사 연구에 특화된 유전자 편집 마우스 모델과 특정 대사 경로를 분석하기 위한 전임상 평가 서비스를 제공합니다. 특히, Kupffer 세포 기능이나 간 지질 대사를 상세히 분석하기 위한 모델이나, 환경 스트레스 하에서의 대사 반응을 평가하는 CRO 서비스가 이러한 연구 과제 해결에 기여할 수 있습니다.

미세플라스틱과 나노플라스틱은 그 크기에 따라 Kupffer 세포 기능을 서로 다른 방식으로 손상시키고 간 및 전신 대사에 심각한 영향을 미친다는 것이 밝혀졌습니다. 이 통찰은 환경 오염과 대사 질환의 연관성을 이해하는 데 획기적이며, 향후 예방 전략 및 치료 전략 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.