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이번 연구를 수행한 배명애(왼쪽) 박사와 김성순 연구원.[한국화학연구원 제공] |
[헤럴드경제=구본혁 기자] “아무도 몰랐다. 충격적 연구 결과.”
화장품·세제 등 생활용품에 은은한 꽃 향기를 첨가할 때 ‘시트로넬롤’ 성분이 사용된다. 미국 식품의약국(FDA)은 이 성분을 일반적으로 안전한 물질로 분류하고 있다. 그런데 이 성분에 과하게 노출 시, 뇌에 신경 독성 영향을 끼칠 수 있다는 사실이 최초로 밝혀졌다.
시트로넬롤은 장미, 제라늄, 시트로넬라와 같은 식물에서 추출되는 천연 향료 성분이다. 그동안 시트로넬롤은 향기와 심리적 안정감을 주는 비교적 안전한 성분으로 여겨졌다. 다만 고농도 노출 상황에서는 신경계에 부정적인 영향을 끼칠 수도 있음이 이번 연구로 드러났다.
이번 연구는 신뢰성을 높이기 위해 하나의 실험 모델이 아닌 다양한 모델로 비교했다는 특징이 있다. 2가지 동물과 2가지 인공생체 조직을 활용하여 총 4가지의 모델로 검증한 것이다. 또한 특정한 신경전달 물질의 생체 내 변화를 확인하는 대사체 분석 기술도 활용했다.
연구팀은 먼저 실험용 물고기(제브라피쉬)와 쥐(마우스)를 이용해 향기 성분이 생체 내로 흡수된 후 혈액-뇌 장벽을 통과하여 뇌로 전달되는지 여부 및 그로 인한 뇌 세포의 손상 여부를 관찰했다.
실험 결과 시트로넬롤이 혈액-뇌 장벽을 통과 후 뇌에 도달하며 활성산소종 생성, 염증 신호 증가를 보였다. 두 현상 모두 과도할 경우 신경·행동계 기능이 저하될 수 있는 요인이다. 면역 세포 활성화로 인한 신경염증 유발과 혈액-뇌 장벽 손상도 관찰됐다.
또한 키뉴레닌이라는 신경계 대사체의 변화도 보였다. 키뉴레닌은 2가지 물질로 변할 수 있는데, 키뉴레닌산의 경우 뇌를 보호하고, 3-하이드록시 키뉴레닌(3-HK)으로 바뀌면 신경세포를 손상시킨다. 그런데 시트로넬롤은 키뉴레닌의 변화 방향을 신경독성 분자인 3-하이드록시 키뉴레닌(3-HK) 쪽으로 유도하는 것이 확인됐다.
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인간의 혈-뇌 장벽과 뇌 조직을 모방한 ‘생체 조직칩’에 향료 성분을 투입하여 혈-뇌 장벽 통과 여부를 실험하는 모습.[한국화학연구원 제공] |
특히 행동 분석에 흔히 사용되는 제브라피쉬 모델에서 시트로넬롤 노출 증가(2, 4, 8 mg/L)에 따라 불안 반응은 커지고, 평소처럼 빛을 향해 움직이는 정상 반응은 줄어드는 이상 행동이 관찰됐다.
동물 실험 외에도 사람 유래 세포 기반의 뇌 오가노이드와 혈-뇌 장벽 생체 조직칩을 활용해, 동물 실험 모델에서 보여준 독성 기전이 사람에게도 유사하게 나타날 수 있다는 가능성을 확인했다.
현재 우리나라 식품의약품안전처는 화장품 알레르기 유발성분 표시 규정에서 시트로넬롤을 알레르기 유발 가능 물질로 지정하고 있다. EU처럼 일정 농도 이상 함유되면 제품에 표시 중인데, 사용 후 씻어내는 클렌징 같은 제품에서는 0.01% 이상, 로션처럼 사용 후 씻어내지 않는 제품은 0.001% 이상 함유 시 표시하도록 규제 중이다.
이번 연구에서는 시트로넬롤과 같은 향료가 알레르기 반응 외에, 과도하게 노출될 경우 신경계에 부정적인 영향도 줄 수 있음을 보여줬다. 다만 향료 제품의 적정 기준이나 현재 사용 기준의 개선 필요 여부에 대해서는 다루지 않아 별도의 연구가 필요하다.
배명애 박사는 “시험동물 대체제로 주목 받고 있는 제브라피쉬, 사람 유래 생체 모델을 활용한 차세대 생체모사 기술의 대표 성공 사례”라고 말했다.
이번 연구성과는 환경분야 국제학술지 ‘유해물질 (Journal of Hazardous Materials, IF:12.2)’에 게재됐다.
