실험동물의 중독성 차이

어떤 화학물질의 독성을 측정하기 위해 동물을 대상으로 실험한 경우(예: 같은 포유동물이나 같은 설치류를 대상으로 한 경우), 독성에 차이가 발생할 수 있습니다. 이에 관련된 주요 요인은 다음과 같습니다.

1. 실험동물 종의 차이

사람에 대한 독성을 예측하기 위해 동물에 대한 실험자료를 이용해 **외삽(Extrapolation)**할 경우, 사용하는 실험동물 간의 차이를 최소화해야 하는 어려움이 있습니다. 특히 포유류와 같은 단일 강(生物分類學) 내에서도 종 간 대사 차이는 매우 큽니다.

물론 이 경우, 독성의 차이는 대부분 **정성적(반응의 형태 및 종류)**이 아니라 **정량적(반응의 크기나 정도)**이기 때문에 어느 정도 예측이 가능합니다. 그러나 다음 두 가지 예시를 통해 알 수 있듯, 이러한 결과는 생물학적 진화 과정의 차이에서 비롯됩니다.

1.1 첫째

현재 지구상의 동물들 중 영장류, 기니피그, 과일을 먹는 박쥐, 그리고 조류만이 성장할 때 **비타민 C(L-ascorbic acid)**가 필요합니다. 이들 동물은 진화 과정에서 ascorbic acid를 합성하는 능력을 상실했습니다. 반면, 다른 대부분의 포유류는 ascorbic acid를 자체 합성할 수 있습니다.

1.2 둘째

항암제인 Methotrexate에 대한 독성 반응입니다. Methotrexate는 사람, 쥐, 마우스, 개 등에게는 독성이 매우 강하지만, 기니피그와 토끼에게는 독성이 거의 없습니다.

이러한 예시는 독성 실험을 수행할 때 적절한 동물 종의 선택이 얼마나 중요한지를 잘 보여줍니다.

대부분의 독성평가에서 랫드와 마우스는 관리와 실험의 편의성 때문에 가장 널리 사용됩니다. 반면, 개나 영장류는 주로 병리학적 연구에 국한하여 사용되고 있습니다. 어떤 동물 종을 선택하든, 사람과 실험동물 사이에는 명확한 생리학적 차이점이 있음을 고려해야 합니다.

이러한 이유로, **미국 식품의약국(FDA; Food and Drug Administration)**에서는 1상 임상시험에 앞서, 계통학적으로 관련이 없는 2종류의 동물에 대한 독성시험 결과를 요구하고 있습니다. (1상 임상시험은 신약의 안전성과 독성을 평가하기 위한 초기 단계의 임상시험입니다.)

**국립암연구소(NCI; National Cancer Institute)**는 190종의 물질을 대상으로 랫드와 마우스를 이용하여 실험한 결과, 그 중 44개 물질은 두 동물 모두에서 발암성을 보였으며, 54개 물질은 한 동물에서만 발암성을 나타냈습니다.

이 결과는 종간 독성 차이를 명확히 보여주는 근거가 됩니다.

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2. 노출 형태의 차이

산업 현장에서 발생하는 화학물질의 독성을 평가할 때 가장 중요하게 고려해야 할 사항 중 하나는 노출 경로의 차이입니다. 실험동물이 노출되는 경로와 사람이 노출되는 경로를 동일하게 맞추는 것이 매우 중요합니다.

이러한 관점은 독성물질의 사용을 제한할지 또는 금지할지 판단하는 법적 기준에서도 핵심적인 판단 요소가 됩니다.

예를 들어, 담배 제조업체는 과거 담배 연기 속 타르의 발암성 시험에서 피부에 대한 노출시험 결과 발암성이 나타나지 않았다는 이유로 안전성에 문제가 없다고 주장한 바 있습니다.

하지만 독성학자라면 누구나 알다시피, 사람은 담배 연기를 피부가 아니라 폐를 통해 흡입하기 때문에, 피부를 통한 노출시험은 적절하지 않습니다.

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최근 일반적으로 수행되던 동물모델 기반 발암성 실험에 대해 다음과 같은 문제점이 지적되고 있습니다.

2.1 첫째

제한된 수의 동물을 이용해 사람이 일생 동안 노출될 수 있는 발암 가능성을 예측하기 위해서는, 실험에서 사용하는 발암물질의 투여 용량을 비현실적으로 높일 수밖에 없습니다.

2.2 둘째

산업 현장 근로자들이 실제로 그런 고용량에 노출될 가능성이 있는지에 대한 의문, 그리고 일반인이 극소량에 장기간 만성적으로 노출되는 현실과 실험조건이 얼마나 유사한지도 고려해야 합니다.

2.3 셋째

고용량에서 얻은 용량-반응 곡선을 저용량까지 단순 외삽하여 해석하는 것은 이론적인 한계를 가집니다.

이러한 문제로 인해 환경오염물질의 발암성 평가는 현실적으로 매우 어려운 과제가 됩니다.

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3. 미국의 법적 기준과 Delaney 조항

미국에서는 발암성 물질에 대한 안전 기준으로 "허용 한계치가 없다"는 원칙을 적용합니다. 즉, 아무리 소량이라도 노출되면 발암 가능성이 있다고 간주합니다.

1958년, 미국 의회는 1938년에 제정된 식품 및 화장품 법령을 개정하면서 화학물질의 안전성에 관한 내용을 대폭 강화했습니다. 이때 추가된 조항이 바로 Delaney 조항입니다. 조항의 주요 내용은 다음과 같습니다.

“...사람이나 동물이 어떤 식품첨가물을 섭취하였을 때 암을 유발하는 경우, 또는 실험 결과 암을 유발한다고 밝혀진 경우, 그 첨가물은 어떤 양이라도 안전하다고 간주할 수 없다...”

Delaney 조항은 특히 가공식품에 포함된 잔류농약의 발암성 문제에 초점을 맞추고 있습니다.

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4. Delaney 조항 개정과 새로운 기준

1993년 이후, 미국 연방정부와 의회는 Delaney 조항을 개정하여 가공식품 내 잔류농약 허용 기준을 "사람이 평생 섭취해도 암 발생 확률이 무시할 수준"으로 조정하고자 하였습니다.

이러한 개정이 가능한 배경은 1958년에는 극미량의 잔류농약 분석 기술이 없었지만, 현재는 분석기술의 발전으로 극소량까지 측정이 가능해졌기 때문입니다.

하지만 Delaney 조항의 엄격한 적용은 농업과 식품 가공업에 큰 부담이 되었고, 이에 따라 농약생산업체는 위해성 평가 방식으로 대체하자고 주장하였으며, 환경단체는 이에 반대했습니다.

결국, 1996년 9월, **Food Quality Protection Act(식품 품질 보호법)**가 제정되어, Delaney 조항을 보완한 새로운 기준을 제시하였습니다. 해당 법령의 핵심 내용은 다음과 같습니다.

"식품에 잔류하는 모든 농약으로 인한 피해가 전혀 없다는 합리적인 확실성이 보장되어야 한다."

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이와 같이, 실험동물의 종 차이 및 노출 형태의 차이는 화학물질의 독성 평가에서 매우 중요한 요인이며, 제도적·법적 기준도 그에 따라 계속 발전하고 있습니다.