만성 노출로 인한 독성(1)

우리는 현대 사회에서 수많은 독성물질에 일상적으로 노출되고 있습니다. 이들 물질은 단기적으로도 문제를 일으킬 수 있지만, 특히 장기간 반복적으로 노출될 경우 인체에 누적적인 영향을 미쳐 심각한 만성 독성을 유발하게 됩니다. 이러한 만성 독성의 반응 형태는 매우 다양하며, 생물학적 시스템에 따라 다르게 나타날 수 있습니다. 독성 반응은 여러 기준에 따라 분류할 수 있지만, 일반적으로는 두 가지 큰 범주로 구분됩니다.

첫 번째는 특정 장기 또는 조직에 집중적으로 영향을 미치는 독성입니다. 이 경우, 독성물질은 특정 기관과 높은 친화성을 가지며, 해당 부위에만 국한된 독성 반응을 유발합니다. 이를 ‘표적장기 독성(Target Organ Toxicity)’이라고 하며, 간독성물질, 신장독성물질, 혈액독성물질, 신경독성물질 등으로 세분화됩니다.

두 번째는 전신 독성 또는 비표적장기 독성입니다. 이는 독성물질이 특정 장기를 가리지 않고 다양한 조직과 기관에 걸쳐 독성을 일으키는 경우를 말합니다. 전신 독성 물질은 일반적으로 발암물질, 변이원성물질, 최기형물질과 같은 만성 노출에 의해 유도되는 위험한 물질들입니다.

하지만 이러한 분류법은 단지 독성 물질의 특성을 보다 체계적으로 이해하기 위한 도구일 뿐이며, 실제로는 한 독성물질이 두 가지 분류에 동시에 속할 수 있다는 점도 고려해야 합니다. 본 장에서는 특히 만성적인 노출에 의해 발생하는 주요 독성, 즉 발암독성, 변이원성, 최기형독성 등에 대해 살펴보고, 이에 관련된 대표적 화학물질과 작용 메커니즘을 상세히 설명합니다.

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1. 발암 독성

1.1 환경과 암

‘암(Cancer)’ 또는 ‘종양(Tumor)’은 세포의 비정상적인 증식이 통제되지 않고 지속되는 현상으로, 약 200여 종 이상의 질환을 포함하는 통칭입니다. 병리학적으로 암은 크게 양성종양(Benign Tumor)과 악성종양(Malignant Tumor)으로 구분되며, 이들 사이의 주요 차이는 ‘전이성’ 유무에 있습니다.

악성종양은 혈관이나 림프계를 통해 원래 발생한 부위에서 멀리 떨어진 장기로 전이되어 새로운 종양을 형성할 수 있습니다. 반면, 양성종양은 침투성이 없으며 원래 발생한 부위에만 머무르는 특성을 가집니다.

악성종양은 조직학적으로 상피조직에 생기는 암(Carcinoma)과 중배엽 조직에 발생하는 육종(Sarcoma)으로 분류되며, 백혈병과 림프종 등도 악성종양에 포함됩니다.

암의 발생 원인은 크게 네 가지로 구분됩니다:

1. 유전적 요인
2. 환경적 요인
3. 복합 요인(유전+환경)
4. 미확인 요인

예를 들어, 레티노블라스토마(Retinoblastoma)와 윌름스 종양(Wilm's Tumor)은 유전적 요인에 의한 대표적인 소아암입니다. 환경적 요인에는 공기, 수질, 토양 오염뿐 아니라 식품, 음료, 약물, 직업적 노출 및 생활습관이 포함됩니다. 색소성 건피증(Xeroderma Pigmentosum)은 유전적 결함과 자외선 노출이라는 복합 요인에 의해 발생하는 피부암입니다.

특히 환경 및 복합 요인에 의해 발생하는 암은 전체 암의 약 60~90%를 차지하는 것으로 추정됩니다. 이 말은 곧, 발암물질의 노출을 줄이고 생활습관을 개선함으로써 많은 암을 예방할 수 있다는 사실을 의미합니다.

미국의 연구에 따르면, 대기오염으로 인한 암 사망률은 상대적으로 낮게 나타났지만, 이를 단순히 대기오염이 인체에 미치는 영향이 미미하다는 의미로 해석해서는 안 됩니다. 산업화가 진행된 도시 지역에서는 대기오염으로 인한 암 발생률이 평균보다 월등히 높다는 점을 감안해야 합니다.

식품에 의한 암의 발생률도 주목할 필요가 있습니다. 아플라톡신(Aflatoxin)으로 오염된 곡물 섭취와 간암 발생 사이에는 명확한 상관관계가 밝혀졌습니다. 또한 육류 보존제에 사용되는 아질산염(nitrite)은 위암의 전구물질로 작용하며, 고기를 직화구이할 경우 생성되는 다환방향족탄화수소(PAHs)는 강력한 발암물질로 잘 알려져 있습니다. 야채 속 질산염은 타액 속 효소에 의해 아질산염으로 환원되며, 이 또한 발암성을 지닐 수 있습니다.

어패류 역시 토양 및 수질 오염을 통해 PCB, PAH, 유기염소계 살충제 등의 환경오염물질을 흡수하게 됩니다. 특히 이러한 독성물질은 식이 체계를 통해 생물농축되며, 인간의 건강에 심각한 영향을 줄 수 있습니다.

 

1.2 발암 메커니즘

화학물질에 의한 암 발생은 단순한 일회성 작용이 아닌 **다단계 발암 과정(Multistage Carcinogenesis)**을 거쳐 발생합니다. 이 개념은 Berenblum과 Shubik의 동물실험을 통해 밝혀졌습니다. 이들은 9,10-Dimethylbenz[a]anthracene(DMBA)을 마우스 피부에 도포했을 때, 단독 노출 시 암 발생률은 극히 낮았으나, 이후 Croton oil이라는 물질을 반복 도포하자 종양 발생률이 급격히 증가하는 결과를 관찰했습니다.

이 연구 결과는 발암 과정을 두 단계로 나누는 근거가 되었으며, 현재까지도 발암 메커니즘의 핵심 개념으로 자리잡고 있습니다.

1. 개시단계 (Initiation Stage)
   발암물질이 DNA에 비가역적인 손상을 주어 유전자의 영구적인 변이를 일으킵니다. 이로 인해 종양 전구세포(Premalignant Cell)가 형성됩니다.
2. 촉진단계 (Promotion Stage)
   변이된 세포가 발암 촉진제에 반복 노출되면 세포 분열이 활발해지고, 결국 악성종양으로 발전하게 됩니다. 이 단계는 가역적이며, 노출이 중단되면 암의 발생을 억제할 수 있습니다.

중요한 점은 촉진단계는 일정 수준 이상의 지속적인 자극이 있어야 암으로 진행된다는 것입니다. 예를 들어 담배연기에는 개시물질(PAHs)과 촉진물질(Nicotine, Catechol 등)이 모두 포함되어 있어 매우 강력한 발암 효과를 나타냅니다. 하지만 금연을 하면 촉진 자극이 사라지므로 암 발생 위험이 감소하게 됩니다.