고려대학교 구로병원(병원장 민병욱) 안과 송종석 교수 연구팀(고려대학교 구로병원 안과 김우진 교수)이 미세먼지 노출 기간이 길어질수록 눈 건강이 악화하고 알레르기 면역반응이 증가할 수 있음을 확인했다.
눈은 외부 환경에 직접 노출되는 기관으로, 대기오염 물질의 영향을 받기 쉽다. 그동안 미세먼지와 카본블랙이 눈물 감소와 각막 손상, 안구표면 염증을 유발할 수 있다는 연구 결과가 보고됐지만, 대부분 단기 노출에 초점을 맞춰 반복적인 장기 노출이 눈에 미치는 영향은 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 카본블랙 노출 기간에 따라 안구표면과 눈물샘의 손상, 세포 노화 및 전신 면역반응이 어떻게 달라지는지를 분석했다.
연구팀은 대기 중 블랙카본과 유사한 탄소성 입자인 카본블랙을 실험물질로 사용해 실험용 흰쥐를 정상 대조군과 카본블랙 1일·5일·4주 노출군으로 나누고, 노출 기간에 따라 나타나는 ▲각막·결막 등 안구표면 손상 ▲눈물 분비량과 눈물 속 염증·세포 손상 지표 ▲각막·결막·눈물샘의 염증반응 ▲세포 스트레스와 노화 조절에 관여하는 시르투인1(SIRT1) 변화 ▲눈물샘 세포 노화 ▲혈액 내 면역반응을 비교·분석했다.
연구 결과, 카본블랙 노출 기간이 길어질수록 안구표면 손상이 뚜렷해졌다. 5일 노출군에서는 눈물 속 염증 지표인 기질금속단백분해효소-9(MMP-9)이 먼저 증가했으며, 4주 노출군에서는 각막과 결막 손상, 결막충혈, 눈물 분비 감소와 함께 세포 손상 및 염증 관련 지표가 전반적으로 높아졌다. 이는 카본블랙에 반복적으로 노출될 경우 초기 염증반응이 점차 실제 안구표면 손상과 눈물 기능 저하로 이어질 수 있음을 보여준다.
또한 장기간 노출군에서는 각막·결막과 눈물샘의 시르투인1(SIRT1)이 감소하고, 눈물샘의 노화세포는 증가했다. 혈액에서는 5일 노출군에서 면역글로불린 G(IgG)가 일시적으로 증가한 반면, 4주 노출군에서는 알레르기성 면역반응과 관련된 면역글로불린 E(IgE)가 증가했다. 연구팀은 이를 통해 지속적인 카본블랙 노출이 단순한 눈 자극을 넘어 안구표면과 눈물샘의 염증·노화 관련 변화, 전신 면역반응 변화와도 연관될 수 있음을 확인했다.
송종석 교수는 "이번 연구를 통해 카본블랙과 같은 탄소성 대기오염 입자에 반복적으로 노출되면, 안구표면 손상과 눈물 분비 저하, 눈물샘 세포 노화 및 전신 면역반응 변화로 이어질 수 있음을 확인했다"며 "미세먼지와 같은 탄소성 입자에 지속적으로 노출되는 환경에서는 안구 건강을 보호하기 위한 예방과 관리가 더욱 중요하다"고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 '노출 기간에 따른 탄소블랙의 안구 표면 및 전신 반응(Ocular surface and systemic responses to repeated carbon black exposure across different durations in a rat model)'이라는 제목으로 국제학술지 Environmental Pollution에 게재됐다.
