안전성평가연구원

□ 안전성평가연구소(소장 정은주)는 최근 BPA-FREE 이름으로 활용되는 비스페놀S, 비스페놀F을 비롯하여 BPA 대안으로 주목받는 TMBPF(Tetramethyl bisphenol F) 비스페놀 대체물질에 대한 독성학적 영향을 규명하였다고 밝혔다.

□ 비스페놀 A(Bisphenol A, BPA)는 플라스틱제품 제조에 널리 사용된 화학물질로서 동물이나 사람의 체 내로 유입될 경우 내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란시키는 내분비 교란물질로 일상생활에서 쉽게 접할 수 있다.

□ 해당 연구는 비스페놀 A의 유해성에 대한 관심이 증가함에 따라 BPS, BPF, TMBPF와 같은 대체물질에 대한 안전성을 확인하기 위해 1mm 크기의 예쁜꼬마선충(C. elegans : Caenorhabditis elegans)과 인체유래세포주, 마우스세포주를 활용하여 독성 연구를 실시하였다.

＊세포주(Cell Line) : 균일한 조직에서 유래된 세포의 집단으로 동일한 유전적 특징을 가지는 세포의 계통을 말한다. 장기간에 걸쳐 지속적으로 배양되고 균질한 유전형 및 표현형 특성을 가지는 장점이 있다.

□ 예쁜꼬마선충은 세포의 분화과정을 밝히는 실험모델로 사용되어 유명해진 선형동물로, 화학물질 독성시험을 위한 동물대체시험으로도 활용 가능할 뿐만 아니라 세포주를 활용한 동물대체시험법(in vivo)에 비해 많은 장점을 가지고 있어 독성 스크리닝에 최적화된 모델 시스템이라고 할 수 있다.

＊in vivo : ‘생체내에서’ 라는 뜻으로 인체에 약제나 방사선 동위원소를 주사해서 그 생체 내의 변화를 보는 검사를 말한다.

○ 예쁜꼬마선충은 약 20일 정도의 짧은 수명을 가지고 있으며, 인간과 약 70~80%의 유전적 유사성을 가지고 있어 유기체 전체 생명 주기 동안의 독성, 환경, 유전적 변화가 생식, 발달, 수명 및 건강에 미치는 영향을 종합적으로 비교 평가할 수 있다.

□ 이번 연구를 위해 BPA와 3가지 대체물질 BPS, BPF, TMBPF을 대상으로 예쁜꼬마선충과 세포주를 이용해 노화, 건강수명 및 미토콘드리아에 대한 독성을 종합적으로 분석하였다.

□ 먼저 C. elegans에 1 mM BPA를 처리하였을 때 발달지연, 신체 성장 감소 및 생식 기능 감소, 비정상적인 조직 형태 등의 결과를 통해 독성을 확인하였으며, 상대적으로 안전한 BPA 대안으로 제안된 TMBPF 또한 동일한 농도에서 유해한 영향을 나타냈다.

□ 또한 비스페놀(BPS 제외)이 유기체의 수명을 28~48% 정도 단축시키고, 뇌 신경세포의 노화와 퇴화가 조기에 유발될 가능성을 제기하였으며 특히 C. elegans가 BPA와 BPF에 노출되었을 때 미토콘드리아 활성산소(ROS) 증가와 비정상적인 막전위 현상이 발생하였다.

＊미토콘드리아 : 세포 소기관의 하나로 산소를 사용하여 세포에 필요한 에너지 즉 ATP를 생산하는 세포소기관을 말한다.

＊활성산소(Reactive Oxygen Species, ROS) : 몸 속 기관이나 세포가 활동하면서 생기는 찌꺼기로 세포막을 손상시키는 과산화수소, 수산화 라디칼 등이 대표적이다.

＊막전위(Membrane Potential) : 이온을 띠는 다른 두 용액이 막을 사이에 두고 접할 때 생기는 전위차

○ 원래 정상세포의 막전위는 –70 ∼ –100mV로 유지되나, 비정상적인 막전위 발생으로 세포가 병들게 되면 미토콘드리아 활성도가 떨어지면서 ATP 생산량이 줄어들게 되고 에너지가 저하돼 세포막에서 일어나는 Na, P, CI, Ca 등 이온들의 원활한 교환이 이루어지지 않게 되어 결과적으로 세포 전기량이 감소하며 세포 활성도가 낮아지게 된다.

○ 세포주 실험에서는 모든 비스페놀이 50 µM∼500 µM 농도에서 용량 의존적 방식으로 세포 생존력이 심각하게 감소하는 현상을 확인하였다. 특히, TMBPF는 미토콘드리아 활성산소 및 막전위 개방을 크게 증가시킨 유일한 비스페놀임을 확인하였다.

○ 이러한 연구 결과는 BPA 대체물질들도 생식, 발달, 노화와 미토콘드리아의 독성학적 영향을 주고 있어 잠재적으로 유해한 생리학적 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있다.

□ 안전성평가연구소 경남바이오헬스연구지원센터 허정두 센터장은“이번 연구를 계기로 향후 비스페놀 대체물질의 유해성에 대한 다양한 연구가 필요하다.”라며“꼬마선충모델 시스템을 활용한 내분비교란물질에 대한 연구를 지속적으로 진행할 예정이다.”라고 말했다.

□ 한편, 해당 연구는 경남바이오헬스연구지원센터와 플로리다 대학교에서 공동으로 수행하였으며, 독성학 저널 분야 세계적 학술지인‘Toxicology’에 승인되어 9월에 발표되었다.

＊논문명 : Comparative toxicities of BPA, BPS, BPF, and TMBPF in the nematode Caenorhabditis elegans and mammalian fibroblast cells

- 제 1저자 : 현문정(안전성평가연구소)

- 교신저자 : 허정두(안전성평가연구소), 한성민(플로리다대학교)