논문명 : 프로파닐은 세포사멸을 유도하고 미토콘드리아 호흡을 억제하여 제브라피시의 장기 발달을 저해합니다.

저자 : 박준호(고려대학교), 홍태연(성균관대학교)

저널 : 유해물질 저널

연구 개요 

Propanil은 전 세계적으로 널리 사용되는 아닐리드 계열의 제초제로, 특히 벼 농사 지역에서 주로 사용되고 있다. 그러나 이 화합물은 농업 배수 및 지표수에서 높은 농도로 검출되어 환경 및 건강 문제를 야기할 가능성이 제기되어 왔다. 스리랑카와 같은 특정 지역에서는 Propanil의 높은 환경 유출이 만성 신장 질환을 포함한 여러 질환과 독성의 잠재적 원인으로 의심되고 있다.그럼에도 불구하고, Propanil의 발달 독성 메커니즘에 대한 연구는 여전히 부족한 상황이다. 저자는 제브라피시를 이용해 Propanil의 발달 독성을 규명하며, 그 독성 메커니즘이 미토콘드리아 기능 장애 및 세포 사멸과 밀접한 연관이 있음을 밝혔다.

제브라피시 모델(야생형 및 형질전환형)을 이용해 Propanil이 다양한 기관에 미치는 영향을 평가했다. 연구의 주요 초점은 다음과 같았다.

연구에 사용된 제브라피시의 LC50(반치사농도)은 7.46 mg/L로 확인되었으며, 이 값을 기준으로 한 농도(0, 2, 5, 6 mg/L)에서 실험이 수행되었다.

Propanil은 미토콘드리아 호흡 억제를 통해 ATP 생산을 감소시키며, 이로 인해 세포 사멸(apoptosis)을 유발했다. 세포 사멸 유전자인 bcl2 발현은 감소되었으며 tp53, caspase-3, caspase-9 발현 증가가 관찰되었다. 또한 심장 구조 변화(심방 면적 증가)와 혈관 형성 감소가 관찰되었으며, vegfab 및 kdr와 같은 혈관 형성 관련 유전자 발현이 감소했다. Propanil은 독성이 있음을 확인할 수 있었는데 축삭 길이 감소(70% 감소)와 olig2, mbp 발현 감소를 통해 신경 독성을 확인하였고, 간 크기와 형광 강도 감소, 췌장 베타세포 크기 및 형광 강도 감소를 통해 간 및 췌장 독성을 확인하였다. 아닐리드 제초제인 프로파닐은 전 세계적으로 대규모로 널리 사용되고 있다. 스리랑카 특정 지역의 음용수 중 propnail농도는 0.36–546 mg/L,  브라질에서는 최대 3.6 mg/L으로 상당히 높은 수준으로 보고되었으며, 이는 이 연구에서 실험에 사용된 농도와 유사하다. 따라서 이러한 독성 메커니즘은 생태계와 인간 건강에 실질적 위험을 초래할 가능성이 있음을 시사한다.

이 연구는 Propanil의 발달 독성 메커니즘을 미토콘드리아 억제와 세포 사멸 관점에서 최초로 제시한 점에서 의의가 크다. 특히, 미토콘드리아 호흡 억제가 심혈관계, 신경계, 간 및 췌장의 발달 독성을 유발할 수 있음을 입증하며, 환경적 모니터링의 필요성을 강조했다.

이번 연구는 Propanil이 미토콘드리아 호흡 억제를 통해 발달 독성을 유발한다는 점을 명확히 하며, 이 화합물이 환경 및 건강에 미치는 심각한 영향을 경고하고 있다. 이 연구는 Propanil과 같은 아닐리드 제초제의 지속적인 환경적 모니터링 및 독성 연구의 필요성을 다시 한번 일깨워주었다.