일상생활 속 화학물질이 남성의 생식능력까지 위협할 수 있을까. 쉽게 분해되지 않아 ‘영원한 화학물질’로 불리는 PFAS(과불화화합물)가 정자 형성과 관련된 세포에 손상을 일으킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

중국 둥관 모자보건병원과 남방과학기술대학교, 싱가포르국립대학교 공동연구진은 PFAS 계열 물질인 과불화옥탄산(PFOA)에 노출된 정자 형성 관련 세포에서 생존율이 감소하고 초기 세포사멸이 증가하는 현상을 확인했다고 밝혔다. 특히 세포 내부의 손상된 물질을 분해하고 재활용하는 자가포식 기능과 소포체 스트레스 반응에도 변화가 나타났다.

이 연구는 2026년 10월 27일 국제학술지 ‘세포생물학과 독성학(Cell Biology and Toxicology)’에 발표됐다.

 

쉽게 사라지지 않는 화학물질, 남성 생식건강에도 영향 줄까

 

PFAS는 물과 기름을 밀어내는 특성 때문에 다양한 산업 공정과 생활용품에 사용돼 온 화학물질군이다. 일부 물질은 자연환경에서 쉽게 분해되지 않고 인체에도 오랫동안 남을 수 있어 환경 및 건강 문제로 주목받고 있다.

그중 PFOA는 대표적인 PFAS 물질로, 환경오염과 인체 노출에 따른 건강 영향이 지속적으로 연구돼 왔다. 특히 최근에는 남성의 생식호르몬과 정액의 질, 고환 기능에 미칠 수 있는 영향에 관심이 높아지고 있다.

연구진은 PFOA가 정자 형성과 관련된 세포에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 실험용 GC-1 세포주를 이용했다. 세포를 PFOA에 노출한 뒤 유전자 발현과 단백질, 대사물질의 변화를 종합적으로 분석하는 다중오믹스 분석을 실시했다.

이를 통해 단순히 세포가 손상되는지를 확인하는 데 그치지 않고 어떤 생물학적 경로를 통해 손상이 발생하는지 살펴봤다.

 

PFOA 농도 높아질수록 세포 생존율 떨어져

 

실험 결과, PFOA 노출 농도가 높아질수록 세포 생존율이 감소하는 경향이 나타났다. 초기 세포사멸도 증가했다.

세포사멸은 손상되거나 불필요해진 세포가 일정한 생물학적 과정을 거쳐 제거되는 현상이다. 정상적인 조직 유지에도 필요한 과정이지만, 외부 유해물질에 의해 과도하게 활성화되면 세포의 정상적인 기능에 문제가 발생할 수 있다.

정자 형성은 생식세포가 여러 단계의 분열과 분화를 거쳐 성숙한 정자로 발달하는 복잡한 과정이다. 따라서 이 과정에 관여하는 세포의 생존과 정상적인 기능은 정자 생산에 중요한 역할을 한다.

이번 연구는 PFOA가 이러한 생식세포 관련 기능에 독성 영향을 미칠 가능성을 보여준다. 다만 실험에 사용된 GC-1 세포주는 사람의 실제 고환 조직이나 성숙한 정자와는 다르기 때문에 이번 결과만으로 사람의 정자 수가 감소한다고 단정할 수는 없다.

 

세포 내부의 ‘청소 시스템’에도 이상 신호

 

연구진이 주목한 또 다른 변화는 자가포식(autophagy)이다.

자가포식은 세포 내부에서 손상된 단백질이나 불필요한 구성 성분을 분해하고 재활용하는 과정이다. 쉽게 말해 세포가 스스로 내부를 청소하고 필요한 자원을 다시 활용하는 시스템이다.

정상적인 자가포식은 세포의 건강과 생존을 유지하는 데 중요하다. 그러나 외부 독성물질에 노출되면 이러한 과정이 비정상적으로 조절될 수 있다.

연구진은 PFOA에 노출된 세포에서 자가포식 관련 신호가 변화하는 현상을 확인했다. 또한 단백질의 합성과 품질 관리에 관여하는 소포체의 스트레스 반응에도 변화가 나타났다.

소포체 스트레스는 세포 내부에서 단백질이 정상적으로 처리되지 못하거나 세포가 과도한 부담을 받을 때 발생하는 반응이다. 이러한 스트레스가 지속되면 세포의 정상적인 기능이 저하되고 세포사멸로 이어질 수 있다.

이번 결과는 PFOA에 의한 세포 손상 과정에서 자가포식과 소포체 스트레스가 중요한 역할을 할 가능성을 제시한다. 다만 관련 신호의 변화가 확인됐다는 사실만으로 자가포식 기능이 완전히 중단됐다고 해석해서는 안 된다.

 

일부 약물 처리에서 세포 손상 완화…치료 가능성은 아직 미지수

 

연구진은 특정 세포 반응을 조절하는 약물을 처리했을 때 PFOA로 인한 세포 손상이 일부 완화되는 양상도 관찰했다.

이는 PFOA 독성에 관여하는 세포 내 신호와 대사 경로를 이해하는 데 도움이 되는 결과다. 특정 경로를 조절하면 독성 반응이 달라질 수 있다는 실험적 단서를 확보한 것이다.

그러나 이를 남성불임 치료법이 발견된 것으로 해석해서는 안 된다. 배양 세포에서 관찰된 변화가 실제 인체에서도 동일하게 나타나는지 확인되지 않았기 때문이다.

향후 동물실험과 인체 연구를 통해 이러한 세포 손상 기전이 실제 정자 생산과 생식능력에 어떤 영향을 미치는지 검증해야 한다.

 

환경호르몬과 남성불임의 연결고리, 추가 연구 필요

 

이번 연구는 환경오염물질이 남성 생식건강에 영향을 미칠 수 있는 세포 수준의 기전을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

특히 PFOA 노출에 따른 세포 생존율 감소와 세포사멸 증가뿐 아니라 자가포식, 소포체 스트레스, 대사 변화 등을 함께 분석했다는 점이 주목된다.

다만 연구 대상은 실험실에서 배양한 세포주이며 실제 남성의 정액검사 결과나 자연임신율, 시험관아기 시술 성공률을 분석한 연구는 아니다. 실험에 사용한 PFOA 농도가 일반적인 생활환경에서 발생하는 인체 노출 수준과 어느 정도 일치하는지도 추가적인 검토가 필요하다.

따라서 이번 연구만으로 PFOA 노출이 사람의 정자 수를 감소시키거나 남성불임을 직접 유발한다고 결론 내릴 수는 없다.

그럼에도 연구 결과는 남성불임의 원인을 정자 자체의 이상뿐 아니라 정자가 만들어지는 과정에서 발생하는 세포 손상과 환경적 요인까지 확대해 살펴볼 필요가 있음을 시사한다.

남성 생식건강은 유전적 요인과 호르몬, 생활습관, 질환 등 다양한 요인의 영향을 받는다. 앞으로는 PFAS의 실제 인체 노출량과 정액의 질, 생식호르몬 변화, 임신 결과를 종합적으로 분석하는 연구가 필요하다.

환경오염물질이 생식능력에 미치는 영향이 우려되는 경우에도 이번 세포실험만을 근거로 불임을 판단하거나 특정 치료를 선택해서는 안 된다. 임신을 준비하는 남성에게 정액검사 이상이나 생식건강 문제가 있다면 비뇨의학과 전문의와 상담해 원인을 평가하는 것이 바람직하다.

 

※ 2026년 10월 27일 국제학술지 ‘세포생물학과 독성학(Cell Biology and Toxicology)’에 발표된 중국 둥관 모자보건병원·남방과학기술대학교·싱가포르국립대학교 공동연구진의 ‘PFOA 노출에 따른 정자 형성 관련 세포의 손상 기전 연구’를 토대로 작성했습니다. 연구진은 Jiawei Duan, Yan Sun, Wenting Ye 등이며, 실험용 GC-1 세포주를 대상으로 유전자 발현·단백질·대사물질 변화와 세포 생존율, 세포사멸, 자가포식 및 소포체 스트레스 반응을 분석했습니다. 사람을 대상으로 한 임상연구는 아닙니다. DOI: 10.1007/s10565-026-10322-9