[논문]미세먼지의 질병에 미치는 유해성

최종규; 최인순; 조광근; 이승호

doi:10.5352/jls.2020.30.2.191

미세먼지의 질병에 미치는 유해성
Harmfulness of Particulate Matter in Disease Progression 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.30 no.2, 2020년, pp.191 - 201

최종규 (인천대학교 생명공학부 나노바이오 전공) , 최인순 (신라대학교 생명과학과) , 조광근 (경남과기대 동물소재공학과) , 이승호 (인천대학교 생명공학부 나노바이오 전공)

초록
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사회의 급속한 발전과 함께 수반되는 환경오염이 인간의 건강을 위협하는 커다란 위험인자로 인식되기 시작하면서 공기오염을 억제하기 위한 노력과 공기오염에 의해 유발되는 여러 질환을 억제 및 치료하기 위한 연구개발이 급속히 증가하고 있다. 인간 건강에 나쁜 영향을 주는 공기오염의 주된 원인중의 하나인 미세먼지는 (particulate matter, PM) 크기에 따라 일반미세먼지와(PM₁₀) 초미세먼지(PM_2.5)로 나누어 질 수 있으며, 호흡기, 소화기, 및 피부에 흡수 및 부착되어 이상 면역반응을 유발하여 만성호흡기질환, 당뇨병 및 면역질환등을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 그동안 인류의 건강을 위해 미세먼지의 발생을 억제하기 위한 범 국가적 노력과 함께 미세먼지의 유해성을 증명하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 총설에서는 여러 인체질환에 있어서 미세먼지가 미치는 유해성을 중심으로 소개하고 미세먼지의 생물학적 위험성을 평가하는 세포 및 동물실험법에 대해 요약하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

As society develops rapidly, environmental pollution is becoming a greater risk factor threatening human health. One of the major causes of air pollution that affects human health is particulate matter (PM), which contains a heterogeneous mixture of different particle sizes and chemical compositions. PM is classified by size into general PM (PM10; diameter below 10 ㎛) and fine PM (PM2.5; diameter below 2.5 ㎛). PM2.5 can pass through the respiratory tract into the circulatory system and thence throughout the body. PM2.5 is known to stimulate oxidative stress and inflammatory responses to cells, promoting diseases such as asthma, chronic respiratory disease, cardiovascular disease, diabetes mellitus, and immunological disorders. Although detailed molecular mechanisms for how PM stimulates disease progression still need to be elucidated, together with national efforts to reduce PM production, significant research has been conducted that demonstrates the harmfulness of PM in disease progression through in vitro and in vivo experiments. This review focuses on the harmfulness of PM in disease progression; we also introduce a biological verification method for determining the hazards of PM.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Biological pathways linking particulate matter-induced oxidative stress [24].
그림 Fig. 2. Schematic figures of the intratracheal instillation, intranasal inhalation (A), and whole body exposure methods (B). (A) is adapted from [49].
표 Table 1. In vivo analysis that investigated the harmfulness of PM
표 Table 1. Continued
표 Table 1. Continued

AI 본문요약
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문제 정의

본 총설에서는 여러 연구를 통해 밝혀진 미세먼지의 유해성과 질환촉진 작용기작에 대해서 설명하고 미세먼지의 유해성을 검증하기 위한 생물학적 시험법에 대해 정리하고자 한다.

이론/모형

이렇게 수집된 미세먼지는 질환별 세포주 모델을 이용하여 미세먼지와 질환의 연관성을 검증하는데 사용한다. 호흡기 질환의 경우 인간 폐 기관지 상피세포주 BEAS-2B 및 16HBE가미세먼지와 호흡기 질환연관성을 밝히기 위한 in vitro 실험에 많이 사용되며[3, 47], 미세먼지와 심혈관 질환의 연관성을 연구하기 위해서는 HUVEC [44] 및 EA.

성능/효과

또한 초미세먼지의 과도한 노출은 심장근육에 혈류를 공급하는 관상동맥의 혈관확장 및 수축에 관여하는 endothelin B와 endothelin A수용체의 발현을 증가시키는 것으로 알려졌으며 주요 작용 분자로 IkB kinase (IKK)/NFkB [55] 혹은 MEK/ERK1/2 신호전달 체계가 초미세먼지에 의한 심혈관 질환 조절에 관여하고 있는 것으로 보고되었다[68]. 위의 연구결과들은 초미세먼지에 과도하게 노출되었을 경우, 심혈관질환은 더 악화될 수 있다는 점을 공통적으로 시사하고 있다. 아직 초미세먼지와 심혈관 질환 연관성에 있어서 정확한 타겟 분자의 정의 및 구체적인 작용기작에 관한 연구는 더 필요하나 심혈관질환으로 고생하고 있는 환자의 경우 초미세먼지에 노출을 최대한 줄이는 것은 꼭 필요하다고 판단된다.

후속연구

다른 조직으로 이동한 초미 세먼지는 심혈관 내피세포, 장상피세포에 산화스트레스 등 다양한 자극을 유도하며 심혈관질환, 장관면역 저하 및 대사질 환을 유도한다. 많은 연구보고에서 초미세먼지의 심각성을 제시하고 있으며, 초미세먼지를 기관지주입, 코흡입 및 전신노출흡입법을 이용해 실험동물에 직접 처리하여 여러 질환에 미치는 초미세먼지의 유해성을 규명하고 있으나 아직 구체적인 분자 작용기작에 관한 연구는 더 필요하다고 판단된다. 더욱이 미세먼지에 의한 유해성을 특이적으로 억제할 수 있는 소재개발에 관한 연구는 많이 부족한 실정이다.
장내미생물 균총은 염증성 장관질환을 포함하여 많은 대사질환의 조절자로 알려지고 있는데, 흥미롭게도 Lactobacillus paracasei L9의 급여를 통해 초미세먼지에 의한 기도 민감성및 알러지 반응을 완화시킬 수 있다는 연구결과가 보고되었다 [66]. 이는 장내미생물 균총이 초미세먼지에 의한 질환유발을 조절할 수 있다는 점을 시사하고 있으며 향후 장내균총을 조절할 수 있는 소재의 개발은 초미세먼지의 체내 노출에 의해 유도된 대사질환 및 장질환을 조절할 수 있는 기능성 소재개발로 이어질 가능성이 높다고 판단된다.
뿐만 아니라 과지방 식이를 급여한 마우스에 초미세먼지를 처리하였을 경우, 세포스트레스 반응이 급속히 증가하여 대사기능이 감소되고 당뇨병에 걸릴 위험성이 높아지는 것으로 보고되었으며[15], 과지방 식이를 급여한 CC-chemokine receptor-2(CCR2) 결손 마우스에 초미세먼지를 처리하였을 경우에는 내장지방세포(visceral adipose tissue) 인슐린 저항성이 증가되었고 골결근에서 포도당의 이용이 증가되는 현상이 보고되어 CCR2에 의해 유도되는 세포염증반응이 미세먼지에 의한 당뇨병 유도에 중요한 역할을 수행하는 것으로 알려졌다[34]. 이러한 연구결과를 종합해 볼 때 초미세먼지는 당뇨병을 유발 및 촉진하는 주요 원인물질로 인식되어야할 것으로 사료되며, 미세먼지에 노출을 최소화하여 당뇨병 발병에 대한 위험성을 최소화 하여야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초미세먼지의 주성분은?	5)로 나누어 질 수 있다[1]. 미세먼지에는 다양한 종류의 성분들이 포함되어 있는데 일반 미세먼지에는 먼지부유물, 흙먼지, 곰팡이 포자, 식물단편 및 여러 금속 산화물들(metal oxides)이 주성분으로 발원지로부터 약 10 km 정도 이동이 가능한 것으로 알려져 있고, 초미세먼지의 경우 황산염, 질산염, 암모늄, 수소이온, 방향족 탄화수소, 카드뮴, 구리, 아연 등이 주성분으로 발원지로부터 최대 1,000km까지 이동할 수 있는 것으로 보고되고 있다[59].
	미세먼지에 장기간 노출될 경우 발생 가능한 호흡기 질환의 종류는?	미세먼지에 장기간 노출은 천식(asthma) [61], 만성 폐쇄성 폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD) [33], 폐암(lung cancer) [4]을 증가시킬 수 있으며, 초미세먼지의 경우 호흡기관을 관통하여 혈류를 통해 다른 조직으로 이동할 수 있어 심혈관 질환(cardiovascular disease) [43]을 증가시킬수 있는 위험성을 보유하고 있다고 알려져 있다. 미세먼지의 위험성이 알려지기 시작하면서 미세먼지의 안전성에 대한 국가기준이 점차적으로 강화되고 있으며, 미세먼지의 발생을 근원적으로 저감하기 위한 국가적인 노력과 함께 다양한 질환 동물모델을 이용하여 미세먼지와 여러 질환의 연관성을 규명하는 연구가 급속도로 증가하고 있는 실정이다.
	미세먼지란?	사회의 발전과 더불어 증가하는 환경오염은 인류의 건강을 위협하는 수준에 이르고 있다. 실제로 년 2백만명 이상이 공기 오염에 의한 호흡기 질환으로 사망하고 있는 것으로 보고되고 있으며[14], 여러 가지 공기 오염원 중에 미세먼지(particulate matter, PM)는 공기 오염의 주요 오염원 중 하나로 입자의 크기에 따라 직경이 10μm 이하의 것을 일반 미세먼지(PM10), 2.5 μm 이하의 것을 초미세먼지(PM2.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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