Identification of micro- and nanoplastic particles in postnatal sprague-dawley rat offspring after maternal inhalation exposure throughout gestation (2024)

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175350

 

해당 논문은 임신 기간 동안 어미 쥐가 폴리아미드-12(PA-12) 미세 및 나노 플라스틱 입자에 노출된 후 출생한 새끼 쥐에서 이러한 입자들이 발견되는지를 조사한 연구이다. 연구 결과 미세 및 나노 플라스틱(MNPs)이 태아 조직에 축적되고 출생 후에도 생체 내에 지속적으로 남아 있을 수 있음을 확인하였다. 이는 MNPs가 모체를 통해 태아에게 전달될 수 있다는 것을 의미하며, 인간 건강에 대한 잠재적인 영향을 제시한다.

 

연구 요약

• 플라스틱 입자 검출: 노출된 쥐의 새끼들은 폐, 간, 심장, 신장, 뇌 등의 조직에서 미세 및 나노 플라스틱 입자가 발견되었다. 대조군 새끼들의 조직에서는 입자가 발견되지 않았다.
• 건강 영향: 조직 내에서 미세 플라스틱이 발견되었으나, 조직학적 변화나 성별에 따른 차이는 확인되지 않았다. 그러나 실험군의 새끼들은 대조군에 비해 체중이 더 낮았으며, 이는 미세 플라스틱에 노출된 태아에서 성장 제한이 일어날 가능성을 시사한다.

 

연구 방법

1. 대상 동물

• 종류: Sprague-Dawley 임신 쥐 6마리
• 구분: 2개의 그룹으로 나눔
  • 대조군: 노출 없이 일반적인 환경에서 관리된 쥐 3마리
  • 실험군: 폴리아미드-12(PA-12) 미세 및 나노 플라스틱 입자에 노출된 쥐 3마리
• 실험 목적: 임신 기간 동안 미세 플라스틱이 태아에 미치는 영향 평가

2. 노출 환경 설정

• 노출 물질: 폴리아미드-12(PA-12), 일종의 나일론 미세 플라스틱 입자
  • 크기: 평균 직경 5 ± 1 μm
  • 입자 형태: 구형 입자
• 노출 농도: 에어로졸화된 PA-12 입자의 농도는 11.46 ± 3.78 mg/m³
• 노출 시간: 하루 약 4.35시간 동안, 10일간 비연속적으로 진행
  • 노출 기간: 임신 6일차(GD6)부터 19일차(GD19)까지 진행
• 노출 방식: 맞춤형 흡입 노출 챔버에서 쥐들이 전체 몸으로 에어로졸을 흡입

3. 에어로졸 입자 분석

• 입자 크기 분석: 에어로졸화된 입자는 다양한 크기로 존재
  • 전기 이동도 직경: 입자의 평균 크기는 85 nm (나노 범위)
  • 기류 직경: 3.07 μm (미세 범위)
• 입자 특성: PA-12 입자는 실내 공기 중의 미세 및 나노 입자와 유사한 물리적 특성을 보임

4. 조직 샘플링 및 처리

• 샘플링 시기: 새끼 쥐가 태어난 후 2주째에 조직 샘플 채취
• 채취 대상: 각 쥐의 대표적인 수컷과 암컷 새끼 각각 1마리
• 채취한 조직: 폐, 간, 신장, 심장, 뇌
• 고정 및 처리: 4% 파라포름알데하이드로 조직 고정 후 해마톡실린 및 에오신 염색을 통해 분석 준비
• 추가 처리: 일부 조직은 염색하지 않고, 이후 추가 분석을 위한 슬라이드로 준비

5. 검출 기법

• 암시야 현미경: 미세 및 나노 플라스틱 입자를 시각화하는데 사용
• 하이퍼스펙트럴 이미지 분석: PA-12 입자의 고유 스펙트럼을 생성하여 조직 내 입자를 확인
• 스펙트럼 라이브러리 생성: 실험군에서 검출된 PA-12 입자의 스펙트럼을 라이브러리로 만들어 대조군과 비교

 

 

연구 결과

1. 미세 및 나노 플라스틱 입자 검출

• 실험군 새끼 쥐: 모든 주요 조직에서 PA-12 입자가 검출됨
  • 검출된 조직: 폐, 간, 신장, 심장, 뇌
  • 시각화: 암시야 현미경을 통해 입자가 시각적으로 확인됨
• 대조군 새끼 쥐: PA-12 입자가 전혀 발견되지 않음
  • 검출되지 않은 조직: 대조군에서 동일한 조직을 분석했으나, PA-12 입자는 발견되지 않음

2. 체중 및 성장 비교

• 어미 쥐 체중
  • 실험군 어미 쥐의 평균 체중이 대조군보다 약 15% 더 높음
  • 그러나 통계적으로 유의미한 차이는 없음 (p = 0.11)
• 새끼 쥐 체중
  • 실험군 새끼 쥐의 평균 체중은 대조군보다 약 20% 더 낮음
  • 통계적으로 유의미하지 않으나, 성장 제한의 경향이 나타남 (p = 0.16)
• 새끼 수: 실험군과 대조군 간에 새끼 수에서 유의미한 차이는 없음 (p = 0.54)

3. 조직별 세부 분석

• 폐 조직
  • 실험군 새끼 쥐의 폐 조직에서 PA-12 입자가 다수 시각적으로 확인됨
  • 암컷과 수컷 간 차이는 관찰되지 않음
• 심장 조직
  • 실험군 새끼 쥐의 심장에서도 PA-12 입자가 검출됨
• 간 조직
  • 간 조직에서도 미세 플라스틱 입자가 발견됨
• 신장 조직
  • 신장에서도 입자가 지속적으로 발견되었음
• 뇌 조직
  • 뇌에서 발견된 입자는 신경계에 대한 장기적인 영향을 시사할 수 있음

4. 성별에 따른 차이

• 실험군 새끼 쥐의 성별(암컷, 수컷)에 따른 PA-12 입자의 축적 양에 유의미한 차이는 없었음
• 모든 주요 조직(폐, 간, 신장, 심장, 뇌)에서 동일한 수준으로 입자가 발견됨

5. 미세 플라스틱의 생체 내 축적 및 지속성

• 입자의 축적: 노출 후 출생한 새끼 쥐에서 체내에 지속적으로 PA-12 입자가 남아있음
• 생체 내 지속성: 출생 후 2주가 지나도 모든 주요 조직에서 PA-12 입자가 축적된 상태로 발견됨
• 장기적 건강 영향 가능성: 연구에서는 아직 장기적인 영향에 대한 평가가 이루어지지 않았으나, 미세 플라스틱의 지속적 축적은 향후 건강에 영향을 미칠 수 있음

6. 임신 및 출산 후 건강 영향

• 실험군의 어미 쥐와 새끼 쥐 모두에서 조직학적 변화는 나타나지 않았으나, 성장 제한의 경향이 관찰됨
• PA-12 입자의 장기적인 축적이 염증 반응, 성장 장애, 또는 만성 질환 발생 가능성에 대한 우려를 불러일으킬 수 있음

 

연구 결론

이번 연구는 임신 기간 동안 어미 쥐가 흡입한 미세 및 나노 플라스틱 입자가 태아 조직에 축적될 수 있음을 확인하였다. 이는 플라스틱 입자가 모체와 태아 사이의 생물학적 장벽을 통과할 수 있으며, 출생 후에도 조직에 남아 있을 수 있음을 의미한다. 미세 플라스틱이 모체를 통해 태아에게 전달되고 축적될 수 있다는 점은 향후 건강 문제, 특히 염증 및 심혈관계 질환과 같은 만성 질환에 대한 위험성을 높일 수 있다.