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임신 중 비스페놀A 노출, 태아의 인지기능 저하와 행동장애 유발할 수 있어
임신 중 비스페놀A 노출, 태아의 인지기능 저하와 행동장애 유발할 수 있어
  • 이현주 기자
  • 승인 2021.07.14 17:59
  • 댓글 0
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임신한 실험동물의 비스페놀 노출이 태아의 뇌 발달에 미치는 영향 평가
BPA 노출로 태아의 뇌 신경세포 발달 못하면 인지능력, 운동기능 저하
비정상적인 뇌 발달은 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)로 이어질 수 있어
게티이미지뱅크
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[바이오타임즈] 임신 중 비스페놀A에 노출되면 태아의 뇌 발달 단계에서 각종 신경질환이나 발달장애로 인지능력, 운동기능 저하 등이 나타날 수 있다는 연구 결과가 발표됐다.

비스페놀 A(Bisphenol A, BPA)는 플라스틱 제품 제조뿐만 아니라 식품 캔, 의료기기, 영수증 등 일상생활에 널리 사용된 화학물질이다. 동물이나 사람의 체내로 유입될 경우 내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 교란하는 내분비 교란 물질로 작용한다.

그간 연구를 통해 BPA를 낮은 수치로 실험동물에 노출했을 때 당뇨병, 유방암, 생식계 이상, 비만, 신경학적 문제를 발생시킨다는 결과가 보고되어 있다.

또한 2011년 미국에서 임산부에 노출된 화학 물질 수를 조사했을 때 여성의 96%에서 BPA가 발견되었으나, 지금까지 임신 중 BPA의 노출에 의한 태아의 뇌 발달에 미치는 영향에 대한 연구는 부재했다.
 

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◇임신한 실험동물의 비스페놀 노출이 태아의 뇌 발달에 미치는 영향 평가

이렇듯 최근 BPA의 유해성에 관한 관심이 증가하고 있는 가운데, 안전성평가연구소(소장 정은주)는 임신한 실험동물을 통해 노출되었을 때, 태아의 뇌 발달 단계에서 신경세포의 생성 및 기능에 독성 영향을 미침으로 행동 장애까지 유발할 수 있음을 확인했다.

안전성평가연구소는 이번 연구로 임신 중 화학 물질의 노출이 태아의 뇌 발달에 미치는 영향을 평가할 수 있는 연구의 기본적인 플랫폼 구축이 가능해졌다고 판단, 향후 뇌 질환과 유해화학물질 간의 인과관계 규명을 위한 툴로 활용될 것으로 보고 있다.

약리중독성연구그룹 연구팀은 BPA의 뇌 발달에 미치는 영향을 조사하기 위해 임신한 쥐에 BPA(50㎍/kg)를 노출했다. 배아 0일에 1일 1회 경구 투여했으며, 배아일 0일∼14.5일(신경세포 생성시기) 또는 BPA에 노출된 출생 후 3일 된 실험용 쥐와 비교했다.

실험동물(랫드)을 통해 임신 중 모체가 BPA에 노출되었을 때 태아의 뇌 발달 단계에서 신경세포의 생성과 기능에 미치는 독성을 분자생물학적, 전기 생리학적, 행동학적으로 확인했다.
 

비스페놀 A 노출에 따른 신경 및 행동 기능 장애 모식도(사진=안전성평가연구소)
비스페놀 A 노출에 따른 신경 및 행동 기능 장애 모식도(사진=안전성평가연구소)

BPA에 노출된 새끼 실험용 쥐는 대조군과 비교했을 때 체중이 28% 감소했으며, BPA 상태의 뇌 무게는 배아일 14.5과 출생 후 3일 된 실험용 쥐에서 각각 20%와 16% 감소했다.

DAPI로 염색한 뇌 부분은 BPA에 노출된 새끼 실험용 쥐에서 더 얇은 대뇌피질을 보여주었으며, BPA에 노출된 임신한 실험용 쥐는 전구세포가 대조군 마우스 보다 35% 감소했다. 대뇌피질은 뇌에서 개괄적인 인지능력과 의사결정을 담당하는 부위로 대뇌피질의 두께 감소는 인지기능 저하에 영향을 주게 된다.

또한, 분자생물학적 시험 결과, 임신 중 BPA 노출로 태아의 뇌에서 신경세포의 생성이 억제되어 신경세포 수가 감소했으며 시냅스의 형성에 영향을 미쳐 시냅스 기능이 저하됨을 밝혀냈다.

시냅스(Synapse)란 서로 다른 신경세포(Neuron)들이 접합하는 부위로, 한 신경세포에 있는 흥분이 다음 신경세포로 전달되는 역할을 한다. 연구 결과, BPA 노출에 따라 흥분성 시냅스가 대조군 대비 32% 감소함을 확인했으며, 태아의 뉴런 수상돌기 길이가 22%가 감소했다. 뉴런의 수상돌기에는 가시돌기가시가 최대 1만 개 발생하게 되는데, 가시돌기 가시 감소는 뉴런의 연결이 적어지게 됨에 따라 학습 저장 장소가 줄어들게 되는 결과로 이어지게 된다.
 

비스페놀 A 노출에 따른 신경세포 생성에 대한 영향(사진=안전성평가연구소)
비스페놀 A 노출에 따른 신경세포 생성에 대한 영향(사진=안전성평가연구소)

◇BPA 노출로 태아의 뇌 신경세포 발달 못 하면 인지능력, 운동기능 저하 발생

태아의 뇌 신경세포 발달은 미각과 후각, 청각 등 감각기관 발달뿐만 아니라 기억력, 사고력 발달을 위한 복잡한 연결망이 만들어지는데 중요한 역할을 한다.

따라서 BPA 노출로 태아의 뇌 신경세포가 발달하지 못하는 경우 각종 신경질환이나 발달장애로 다양한 뇌신경 질환으로 인지능력, 운동기능 저하 등이 발생하게 된다.

이러한 BPA 노출에 의한 비정상적인 태아의 뇌 발달은 정상 뇌보다 자가포식(Autophagy) 활성화가 원인으로 작용했음을 확인했다. BPA 노출에 의한 신경세포의 감소는 자가포식 억제제인(3-Methyladenine) 처리에 의해 회복되었는데, 이는 BPA 노출이 신경 증식을 감소시키는 것을 보여준다.

또한 전기생리학적 연구를 통해 BPA의 노출이 신경 신호 활성에 미치는 영향을 평가한 결과, 신경세포의 신호전달이 동시에 일어나는 빈도수가 감소하여 결과적으로 신호전달 활동이 감소하는 것을 확인했다.
 

비스페놀 A 노출에 따른 실험용 쥐 행동 영향 분석 결과. ①은 쥐의 활동량을 나타내는 그림이다. 대조군에 비해 BPA에 노출되었을 때 빨간색이 복잡하게 얽혀있어 활동량이 많은 것을 보여 준다. 이는 행동 장애의 대표적인 특성인 과잉행동의 결과로 해석이 가능하다. ②는 빈 케이지와 낯선 상대가 있는 케이지에 머문 시간, 알고 있는 상대와 낯선 상대가 있는 케이지에 머문 시간을 통해 사회성을 알아보는 연구로 BPA 노출된 쥐는 대조군에 비해 낯선 상대에 머문 시간이 상대적으로 짧은 것으로 사회성이 부족한 것을 확인할 수 있다(사진=안전성평가연구소)
비스페놀 A 노출에 따른 실험용 쥐 행동 영향 분석 결과. ①은 쥐의 활동량을 나타내는 그림이다. 대조군에 비해 BPA에 노출되었을 때 빨간색이 복잡하게 얽혀있어 활동량이 많은 것을 보여 준다. 이는 행동 장애의 대표적인 특성인 과잉행동의 결과로 해석이 가능하다. ②는 빈 케이지와 낯선 상대가 있는 케이지에 머문 시간, 알고 있는 상대와 낯선 상대가 있는 케이지에 머문 시간을 통해 사회성을 알아보는 연구로 BPA 노출된 쥐는 대조군에 비해 낯선 상대에 머문 시간이 상대적으로 짧은 것으로 사회성이 부족한 것을 확인할 수 있다(사진=안전성평가연구소)

이러한 비정상적인 뇌 발달은 향후 청소년기의 과잉행동 및 사회성 결여와 같은 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)로 이어질 수 있음을 시사한다.

안전성평가연구소 약리중독성연구그룹 가민한 박사는 “이번 연구는 최근 BPA의 유해성에 관한 관심이 증가함에 따라 인체 일일 노출 허용량 설정 시 직접 노출 뿐 아니라 임신 중 태아 노출과 같은 간접 노출에 의한 2차 부작용을 포함한 위해성 평가의 필요성을 제시한 점에서 의미가 있다”라며 “신경학적 연구에서부터 신체적 행동 장애까지 이르는 전 과정에 대한 영향평가를 수행한 점에서 가치가 있다”라고 말했다.

해당 연구는 ‘임신 중 Bisphenol A(BPA) 노출이 태아의 뇌 발달에 미치는 영향평가’(한국연구재단) 개인기초 중견연구와 기관 주요 사업의 ‘생활환경 유해물질 대체 친환경 신소재 개발 및 플랫폼 구축’ 연구 결과로 인지뇌과학 분야 상위 10% 이내 권위지인 ‘Cerebral Cortex'에 6월 게재됐다.

 

[바이오타임즈=이현주 기자] news@biotimes.co.kr


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