미세먼지는 세계보건기구(WHO)가 지정한 1급 발암 물질이다. 대기오염이 심각해짐에 따라 초미세먼지는 물론이고 이제는 '나노미세먼지'까지 등장했다. 초미세먼지와 나노미세먼지는 우리 몸에 어떻게 침투하고, 얼마나 머물러 있을까. 지난 5월 23일, 한국기초과학자원연구원(KBSI)에서 발표한 연구 결과를 토대로 위의 질문에 대한 답을 살펴보자.
미세먼지 VS 초미세먼지 VS 나노 미세먼지
미세먼지와 초미세먼지, 그리고 나노미세먼지는 어떻게 다른 걸까. 사실 이름만 들었을 때 차이를 명확히 구분하기는 어렵다. 세 개념을 구분하는 기준은 '크기'이다. 미세먼지는 지름이 10 μm인 먼지이고, 초미세먼지의 지름은 2.5 μm이다. 나노미세먼지의 지름은 0.1 μm인데, 이는 미세먼지의 100분의 1밖에 되지 않는 크기다. 참고로 머리카락의 지름이 60 μm이므로 초미세먼지는 머리카락의 20분의 1 정도밖에 되지 않는다.
미세먼지와 초미세먼지, 나노미세먼지의 크기를 표현할 때는 PM(Particulate Matter)이라는 용어를 사용한다. 그래서 PM-10은 미세먼지를 뜻하고, PM-2.5는 초미세먼지를 의미한다. 나노미세먼지는 PM-0.1이라고 표기된다. PM 뒤에 붙는 숫자는 미세먼지의 지름 크기를 나타낸다.
나노 미세먼지는 우리 몸에 어떻게 침투할까
한국기초과학지원연구원의 바이오융합연구부는 초미세먼지와 나노미세먼지의 침투 및 전파 과정을 설명하는데 주력했다. 이 연구를 총괄한 홍관수 · 박혜선 박사 연구팀은 초미세먼지와 나노미세먼지 모델 입자를 제작하여 쥐에 주입했다. 그리고 한 달간 입자들의 장기별 이동 경로와 세포 수준의 미세먼지 축적량을 관찰했다. 연구에 사용된 모델 입자에는 형광 물질이 포함되어 있어서 한 달 이후 분포 현황을 쉽게 시각화할 수 있었다.
연구 결과에 따르면 나노미세입자는 초미세입자보다 폐포 깊숙이 침투하고, 폐에 머물러 있는 시간이 적다. 또한, 나노미세입자 중 일부는 폐포를 거쳐 간, 신장 등의 다른 장기로 이동했다. 연구진은 나노미세입자가 다른 장기로 퍼지는 것이 빠르면 이틀 안에도 가능하다고 밝혔다. 아울러 한 달 후에 폐 속의 면역 세포에 남아있는 나노미세입자와 초미세입자의 수도 비교했는데, 잔존한 나노미세입자의 수가 초미세입자의 수보다 8배나 많았다.
이번 연구는 초미세먼지와 나노미세먼지 등 크기가 극도로 작은 입자들의 침투 및 전파 기전을 밝혀냈다는 점에서 의의가 있다. 또한 유의성을 인정받아 나노과학 분야의 국제 학술지인 Journal of Nanobiotechnology에 게재됐다.
미세먼지의 전파 기전을 밝혀내야 하는 이유
그렇다면 미세먼지의 전파 기전을 왜 밝혀내려 했던 것일까. 그 이유는 미세먼지가 호흡기 질환뿐만 아니라 심 뇌혈관질환 발병률을 높일 수 있기 때문이다. 미세먼지가 혈관에 쌓였을 때 끼칠 수 있는 악영향은 고지혈증이나 고칼슘혈증 등의 여느 혈관 질환과 비견된다.
하이닥 내과 상담의사 김소연 원장(휴병원)은 하이닥 Q&A에서 "호흡기로 들어온 미세먼지가 모세혈관으로 흡수되어 혈류를 막거나 혈관에 침착될 수 있다"라고 이야기했다. 더불어 "혈관에 미세먼지가 붙게 되면 마치 동맥경화가 발병한 것처럼 혈액순환이 안 되고, 이는 중풍 및 심근경색 등을 야기할 수 있다"라고 설명했다.
한편 서울아산병원 심장 병원 아산 심장 소식지에서도 미세먼지와 심뇌혈관질환의 연관성을 설명한 바 있다. 그중에서 2015년 초미세먼지로 인한 국내 조기 사망자 통계를 주목해야 한다. 조기 사망자 11,924명 중에서 심 뇌혈관질환(심혈관질환, 뇌졸중 등)이 사인인 환자는 58%이다. 급성 하기도 호흡기 감염, 만성폐쇄성 폐 질환(COPD), 폐암이 사인인 환자가 각각 18%, 18%, 6%인 것을 감안하면 실로 놀라운 결과다.
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