[mdtoday = 이승재 의학전문기자] 대기 오염 물질 노출이 남성 불임과 향후 태아 발달 및 자녀의 장기적인 건강 상태에까지 유해한 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미세먼지와 유해 가스 노출이 정자 생성기 내 유전체 메틸화 변동 및 임신 생리에 미치는 악영향을 다각적으로 분석한 연구가 '유럽인간생식의학회(ESHRE) 제42회 연례 학술대회'에서 발표됐다.

환경 오염은 전신 혈류 대사를 파괴하고 정액의 질적 저하를 유발하는 주요 환경성 유해 인자로 알려져 있다.

대기 오염 노출도가 높은 지역의 부부들이 임신에 난항을 겪는다는 역학적 사실은 잘 알려져 있었으나, 이러한 외부 환경 스트레스가 정자 형성의 분자 세포학적 수준에서 정확히 어떠한 유전체적 변성을 유도하는지에 대한 구체적인 메커니즘은 명확히 정립되지 않은 실정이었다.

미국의 연구진은 유타주 솔트레이크시티에서 2013년부터 2017년까지 모집된 2000명 이상의 남성 데이터를 기반으로 후향적 대조 분석을 진행했다.

연구팀은 정자가 원천적으로 생성되어 성숙하기까지 걸리는 약 3달간의 정자 형성(Spermatogenesis) 기간 동안 각 피험자가 노출된 초미세먼지(PM2.5), 오존, 이산화질소, 이산화황 등의 노출 농도를 정밀 계측했다.

이어 6개월간 추적 관찰하며 정액 샘플을 제공한 1220명의 정자 DNA 메틸화 프로필을 다중 오믹스 기법으로 정밀 대조했다.

대기 환경 변수들과 정자 유전체 마커들을 연계해 정밀 분석한 결과, 정자 형성기 동안의 유해 물질 노출은 정자의 유전 정보 자체를 바꾸지 않으면서도 유전자 활성도를 비정상적으로 제어하는 후성유전학적 결함을 일으켰다.

연구팀은 대기 오염 복합물 노출과 직접 연관된 총 39곳의 정자 DNA 메틸화 변이 부위를 규명했으며, 이 중 오존과 이산화질소가 유전체 변성을 가속화하는 가장 강력한 유해 드라이버임을 확인했다.

이 변이들은 정자 발달, 염색체 구조 조직화, 그리고 세포 질적 관리(Quality control) 등 핵심적인 생식 세포 분열 경로에 광범위한 결함을 유도하는 지표로 나타났다.

특히 이번 연구에서 발견된 가장 치명적인 반전은 각인 유전자(Imprinted gene)인 'GNAS'의 메틸화 변성이다. GNAS는 정액의 질적 저하와 직접 연관될 뿐만 아니라, 수정 이후 초기 배아 및 태아의 전신 대사 발달을 지휘하는 핵심 상위 유전자다.

부계의 환경 독소 노출로 인해 변성된 각인 유전자는 수정 후 초기 배아 발달 단계까지 사멸하지 않고 지속해서 유지(Persist)되기 때문에, 남성 본인의 가임력 저하를 넘어 산모의 만성 임신 합병증 유발 및 출생 후 자녀의 장기적인 유전적 취약성으로까지 이어질 수 있는 것이다.

다만 연구팀은 대기 오염의 화학적 조성이 계절과 지역, 그리고 개인의 실내외 활동 양상에 따라 다각적인 변동성을 가지는 만큼, 이번 컴퓨터 유전체 모델링 결과를 타 인구 집단에서 재현(Replication)하고 실질적인 불임률과의 인과관계를 입증할 후속 임상 역학 조사가 병행되어야 가이드라인의 완성도를 높일 수 있다고 설명했다.

그들은 이러한 결과를 바탕으로 정자 형성 대사 및 초기 태아 발달 네트워크를 교란하는 부계의 대기 오염 노출이 남성 불임 위험을 높이고 임신의 예후를 악화하는 위험 인자라고 결론지었다.