- 부산대, 살충제 노출 토양 선충 모델서 장벽 붕괴·대사 복원력 손상 확인

- 인간 대사질환 부르는 환경의 메시지…원헬스 기반 환경보건 대응 근거 제시

부산대학교 연구팀이 일상과 농업 현장에서 해충의 신경계를 마비시키는 농약으로 널리 사용되는 유기인계 살충제가 토양 미세동물에서도 인간의 당뇨병과 유사한 ‘식이적 대사 항상성 붕괴’를 유발한다는 사실을 규명했다.

부산대학교(총장 최재원) 의학과 및 데이터사이언스전문대학원 문유석 교수 연구팀은 환경 유해 물질인 유기인계 살충제, 특히 클로르피리포스 등이 신경-장(Gut) 신호 전달 축을 차단해 토양 생물의 장 점막 붕괴와 영양·에너지 대사 조절 장애를 유발하는 메커니즘을 처음 밝혀냈다고 14일 밝혔다.

이번 연구는 농약의 직접 대상이 아닌 비표적 토양 생태계에 나타나는 이상 신호가 인간의 당뇨병 및 대사증후군 위험성과 직결될 수 있음을 실험적으로 입증한 성과로, 환경 살충제 노출이 인간의 만성 대사질환으로 이어질 수 있는 공통 생체 기전을 제시했다.

연구팀은 인간과 일부 대사 경로가 유사한 대표적 비표적 토양 선충 모델을 활용해 살충제 노출 실험을 진행했다. 그 결과, 살충제에 노출된 선충은 신경-장 축의 콜린성 신호(신경계와 장이 아세틸콜린을 통해 주고받는 신호)가 차단되면서 간헐적 단식 등 식이 제한을 통해 나타나는 장벽 보호 효과를 상실하는 것으로 확인됐다. 간헐적 단식은 식이 제한이 장 건강을 보호하는 효과를 확인하기 위한 실험 조건으로 사용됐다. 연구팀은 살충제 노출이 이 같은 보호 효과를 방해하는지 분석했다.

특히 살충제 노출은 장 점막 투과성을 높여 이른바 ‘장 누출’ 현상을 유도했으며, 장내 상피 손상과 손상 미토콘드리아 제거 과정인 미토파지 기능 마비를 초래했다. 이로 인해 선충은 당·지질 대사 스트레스를 조절하지 못하는 당뇨 유사 상태에 빠지는 것으로 나타났다.

연구팀은 살충제에 노출된 토양 선충의 유전자 발현 패턴도 분석했다. 에너지 및 지질 대사 조절 유전자가 크게 교란됐으며, 이를 인간 상동 유전자와 비교한 결과 인간의 제2형 당뇨병, 동맥경화 등 대사증후군은 물론 장·간 대사성 질환 위험 경로와도 높은 상관관계를 보였다.

또한 분자 도킹 및 동역학 분석 등 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 살충제가 인간과 토양 선충의 신경 효소에 안정적으로 결합해 대사 이상을 유발할 수 있음을 밝혀냈다. 이는 토양 생물이 환경 유해물질에 의한 인간 대사질환 위험을 사전에 경고하는 핵심 모델이 될 수 있음을 시사한다.

이번 연구 성과는 살충제가 토양 생태계의 비표적 생물뿐만 아니라 먹이사슬과 환경을 통해 인간에게 당뇨병 등 만성 대사질환을 유발할 수 있는 잠재적 대사스트레스 복원항상성 파괴인자(Resilience-breaker)임을 제시했다. 이에 따라 원헬스(One Health) 관점의 글로벌 환경보건 및 농약 안전 관리 기준 강화에 기여할 것으로 기대된다.

이번 논문은 국제 학술지 『인바이러먼트 인터내셔널(Environment International)』 9월호에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Environmental Acetylcholinesterase Blockade Impairs Conserved Gut-Metabolic Resilience in a Soil Nematode Sentinel (환경 노출 아세틸콜린에스테라제 차단에 의한 토양 선충의 진화적으로 보존된 장-대사 복원력 손상)’로, 연구는 부산대 미래지구환경연구소 김주일 박사와 의학과·데이터사이언스전문대학원 문유석 교수 연구팀이 수행했다.

- 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.envint.2026.110485

해당 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 글로컬 R&D사업 및 박사후연구원(POST-DOC) 성장형 공동연구사업 지원을 받았다.

문유석 부산대 교수는 “이번 연구는 살충제가 신경 마비뿐만 아니라, 토양 미세 생물에서도 장벽을 무너뜨리고 인간의 당뇨병과 같은 대사 적응 및 복원력 상실을 유발한다는 사실을 밝혀냈다”며 “토양 생태계의 파수꾼인 미세동물이 보내는 경고는 환경 독성물질이 인간의 장 건강과 당뇨 등 만성 대사질환을 촉발하는 핵심 위험 요인임을 시사하며, 새로운 환경보건 대응책 마련의 과학적 근거가 될 것”이라고 말했다.

※ 용어설명

대사 복원력(Metabolic Resilience): 기아나 단식 등 대사 스트레스 환경에 노출됐을 때 생체 항상성을 유지하고 본래 상태로 회복하는 자연 적응력.

복원항상성 파괴인자(Resilience-breaker): 급성 치사 독성을 나타내지 않더라도, 생명체의 대사 항상성 유지 및 자연 회복 능력을 선택적으로 무너뜨리는 환경 유해 인자.

[그림설명]살충제 노출에 의한 장 점막 장벽 및 대사 복원력 파괴 메커니즘정상 환경(우측 녹색 경로)에서는 신경 효소의 원활한 신호 전달과 간헐적 단식이 세포 내 에너지 공장인 미토콘드리아를 건강하게 지키고 튼튼한 장벽을 유지해 몸의 대사 회복력을 보호하지만, 토양에 살포된 유기인계 살충제에 노출될 경우(좌측 붉은색 경로) 신경 신호가 마비되면서 단식의 보호 효과가 사라지고 미토콘드리아 손상과 함께 장벽이 붕괴돼 만성적 염증 노출과 인간의 당뇨병과 유사한 심각한 대사 질환 악순환의 위험으로 이어진다.