1. 발표 개요

도쿄 대학 대학원 연구원과 질환 생명 공학 센터 건강 환경 공학 부문 연구진은 환경 화학 물질이 뇌 발달에 미치는 영향을 동물 실험을 통해 밝혀냈다. 다이옥신은 환경 · 식품 중에 널리 존재하는 잔류성 유기 오염 물질 (POPs)의 일종이다. 다이옥신이 모태로 흡수되어 태어난 아이의 뇌 발달에 영향을 미치는 것을 제안되어 있지만, 그 메커니즘은 충분히 해명되지 않았다. 이 부문을 중심으로 한 연구 그룹은 마우스를 집단 사육하면서 행동 관찰할 새로운 행동 시험 기술을 개발했다. 그 결과, 미량의 다이옥신을 투여한 어머니 마우스에서 태어난 마우스는 성숙 후에서 상황 변화에 적응이 늦고 사회적 경쟁 상황에서 활동 수준이 저하될 수 있음을 알았다. 또한 이러한 행동 이상 배경으로 고차 뇌 기능을 담당하는 전두엽 전 피질과 편도체에서 뇌의 신경 활동의 불균형이 발생하는 것을 확인했다. 이번 결과는 그대로 인간에 적용할 수 있지만, 산모 · 모유에서 체내에 넣은 미량의 화학물질이 어린이의 "마음의 건강"의 발달에 영향을 미칠 가능성을 시사하고 있어, 향후보다 자세히 검토해 나갈 필요가 있다.

2. 발표 내용

<연구 배경>

최근 자폐증 환자의 증가, 학교 생활이나 사회에 부적응 행동의 증가 등 어린이의 "정신 건강"의 문제가 교육 · 의료 현장 등에서 자주 다루어지고 있다. 이러한 문제를 일으키는 원인의 하나로 발달기에 환경 화학물질을 체내에 저장한 데 따른 영향이 시사되고 있다. 이번 연구에서 다룬 다이옥신은 환경 · 식품 중에 널리 존재하고 있으며, 국제적으로 환경 대책이 합의된 잔류성 유기 오염 물질 (POPs)의 일종이다. 다이옥신의 흡수가 태어난 어린이의 학습 · 기억에 영향을 미칠 수 있음이 역학 연구에 의해 제안되어 있지만, 그 실태는 밝혀지지 않았다.환경 화학 물질과 "정신 건강" 문제의 관련성은 현재 다이옥신뿐만 아니라 대부분의 물질에 대해 밝혀지지 않았다. 그 주된 원인은 동물 모델을 사용하여 인간의 `정신 건강`의 문제에 직결되는 뇌 기능을 평가하기 위한 기술이 확립되어 있지 않은 것에 있었다.

<연구 성과의 개요>

도쿄 대학 대학원 의학계 연구진과 질환 생명 공학 센터 건강 환경 공학 부문의 연구진은 인간의 고차 뇌 기능에 해당하는 인지 기능과 사회성 기능을 조사할 수 있는 자신의 행동 시험 기술을 개발했다. 신경 생화학 전공 분야 및 생물 통계학 전공 연구실과의 공동 연구에 의해 극히 미량의 다이옥신을 투여한 어머니 마우스에서 태어난 마우스 (이하 다이옥신 노출 마우스로 표기)에 대해 체내에 다이옥신이 거의 없는 상태에서, 이 행동 시험 기술을 이용하여 고차 뇌 기능을 조사했다. 이 시험은 시험 장비의 네 음수 장 중 두 곳을 정답으로 여기를 왕복하는 행동 습관을 마우스가 습득할 수 있도록 했다. 그 정답의 위치를 변경하고 상황 변화에 대한 적응력을 평가하는 “역전 과제 "를 반복했다. 그 결과, 다이옥신 노출 마우스는 행동 습관을 습득할 수 있지만 “역전 과제" 상황 변화에 대한 적응성이 낮은, 즉 행동 유연성이 저하되어 있는 것으로 밝혀졌다. 또한 이 마우스는 보수 (음수) 획득을 위한 반응 반복이 불필요한 "반복 행동 `도 볼 수 있었다. 이 반복 행동은 보수 (음수)를 얻은 정답 장소에서 특히 많은 관찰된 것으로, 욕망을 억제할 수 없을 때 생기는 행동 패턴의 이상이라고 생각된다.

이러한 행동 유연성의 저하, 불필요한 반복 행동은 고차 뇌 기능 중에서도 "실행 기능"이라는 목적 달성을 위한 적절한 수단을 선택하여 자기를 컨트롤하고 적절한 조치를 취할 뇌 기능 시스템이 파탄하고 있는 것에 기인한다고 생각되고 있다. "실행 기능"이상은 다양한 정신 질환에서도 관찰된다.

또한 본 연구는 마우스 사회성 행동의 지표도 새롭게 개발했다. 이번 행동 시험은 시험 장치 당 12 마리의 쥐를 집단 생활하고 행동 패턴 분석을 실시했다. 다이옥신 노출 마우스에서 사회적 경쟁 상황에서만 활동 수준이 저하되고 있었다. 이러한 증상은 보상에 대한 욕구보다 타인과의 접촉에 따른 스트레스를 피하고 있기 때문이라고 생각할 수 있는데, 자폐증 스펙트럼 장애와 불안 장애를 가진 사람의 다른 사람과의 접촉을 피하는 경향과 비슷하다. 다음 신경 활동의 지표인 Arc의 뇌에서 발현 분포를 면역 조직 화학 기법에 의해 조사했다. 다이옥신을 섭취한 어머니에게서 태어난, 행동 이상이 관찰된 마우스에서는 Arc 양은 정면 전 피질에서 감소하고 편도체에서는 증가했다. 즉, 이 마우스는 정면 전 피질의 신경 활동의 저하와 편도체의 신경 활동의 항진을 보이는 것으로 밝혀졌다. 이마 전 피질은 행동 유연성과 사회성 행동 등 인지 기능을 컨트롤하고 또한 편도체는 공포와 불안 등 감정 반응을 담당하는 뇌 영역으로 알려져 있으며, 이 두 영역은 신경 섬유에 의해 밀접하게 연락을 한다. 자폐증 스펙트럼 장애를 가진 사람에서 정면 전 피질의 활동 장애와 편도체의 활동 항진이 있는 것도 최근 보고되고 있다.

이번에 나타난 다이옥신 노출에 의한 마우스의 뇌와 행동의 이상에 관한 지식은 미량의 환경 화학 물질의 체내 혼잡이 어린이의 "정신 건강"을 해치는 것을 나타내는 첫 과학적 성과물이며, 화학 물질이 자폐증 증상 등 발달 장애의 발병과 중증 화의 요인이 될 가능성을 강하게 시사하고 있다.

<사회적 의의와 향후 전망>

· 다이옥신 건강 영향에 관하여: 마우스를 이용한 실험 연구로, 지금까지 독성 영향이 확인된 노출량보다 훨씬 낮은 양의 영향 보고임을 과학적 근거에 부족했다. 뇌와 행동에 영향에 대한 연구 결과는 다이옥신 비롯한 환경 화학 물질의 건강 위험 평가와 대책에서 국제적으로 도움 성과이다.

· 화학 물질과 어린이의 "정신 건강" 문제와 관련성에 대해 : 사회의 우려가 높아지고 있지만 과학적 분석이 부족했다. 이 문제에 대한 실험적 증거를 제시한 것은 학술적 의의가 높으며 동시에, 꾸준한 연구 활동의 축적이 사회 공헌을 향해 크게 한 걸음을 내디뎠다는 점에서 큰 성과라고 할 수 있다. 향후 이 문제에 대한 과학적 논의가 활성화될 것으로 기대된다.

· 개발한 마우스 행동 분석 기술에 대해 : 본 연구에 의해 확립된 마우스의 행동 시험 기술은 환경 화학 물질의 건강 위험 평가, 유전 · 환경 요인에 의한 발달 장애 · 정신 질환 모델 마우스를 이용한 질환 연구 및 창 약 · 치료 검증을 위해 적용 가능하다.

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.m.u-tokyo.ac.jp/news/press.html

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2013.03.20 17:27

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