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 살충제 첨가물에 따라 인체에 미치는 독성영향 달라져

-살충제 분산을 위한 혼합물이 인체 독성을 크게 증가시킬 수 있어-

 □ 안전성평가연구소 호흡기안전연구센터 김민석 박사와 동아대학교 의약생명공학과 조완섭 교수가 구성한 공동연구진은 살충제 유효성분의 분산을 위하여 첨가되는 부형제의 성분이나 함량에 따라 세포에 전달되는 기전이 바뀌어 독성영향이 달라질 수 있다는 사실을 규명했다고 밝혔다.

□ 살충제를 포함하는 대부분의 생활화학제품은 해당제품의 유효성분 분산을 위해 polyethylene glycol (PEG) 및 polyoxyethylene lauryl ether (PLE)와 같은 계면활성제를 첨가한다.

□ 연구팀은 살충제 유효성분과 혼합된 PEG는 미셀구조(micellar structure)*를 형성하여 동물 및 인간의 세포에 전달되는 메커니즘이 세포내이입(endocytosis)**에서 단순확산(simple diffusion)***바뀌어 독성영향이 증대될 수 있음을 밝혀냈다.

* 계면활성제가 일정 농도 이상에서 모인 집합체로 물에 녹는 경우 일정 농도 이상에서 소수성 부분이 핵을 형성하고 친수성 부분은 물과 닿는 표면을 형성한다.

** 세포가 에너지를 이용하여 세포 밖의 물질을 세포 내로 옮기는 과정으로 형질막을 통해 물질을 끌어들이고 융합하는 과정을 통해 일어난다.

***세포막에서 에너지를 소모하지 않고 외부물질이 이동하는 수동수송 방식 중 하나로, 세포막을 물질이 직접 통과한다.

□ 미셀구조가 형성된다는 것은 투과성이 낮은 두꺼운 외피를 가진 곤충에서는 살충제 성분의 전달을 저해하여 효능을 감소시키는 반면에 인간 및 가축과 같은 비대상 생물에는 살충제 성분의 전달을 증가시켜 독성이 더 두드러질 수 있음을 의미한다.(그림 1)

□ 이는 다양한 생활화학제품의 주요 성분 물질과 분산제 또는 부형제 등이 혼합되었을 때의 물리·화학적 변화로 효능이나 세포독성이 달라질 수 있다는 점에서 혼합물에 대한 독성 상호작용 및 비대상 생물에 대한 독성연구가 왜 필요한지를 설명하는 과학적 근거 자료가 될 수 있다.

□ 연구진들은 “생활화학제품의 사용이 지속적으로 증가하고 있어, 유효성분에 대한 단일물질 독성연구뿐만 아니라 혼합물에 대한 효능 및 독성기전에 대한 연구도 병행되어야만 안전한 화학물질 사용 규제를 위한 근거를 만들 수 있다”고 밝혔다.

□ 한편, 해당 연구는 한국환경산업기술원의 생활화학제품 안전관리 기술 개발사업으로 ‘생활화학제품 혼합물의 물리화학적 특성 및 체내 동태에 따른 흡입독성평가 기술 개발(총괄 과제책임자: 김민석)’ 과제를 동아대학교와 공동으로 수행한 결과이며, 환경분야 최상위 학술지인 ‘Environment International’ (IF 10.30) 저널에 게재 되었다.

1. 부형제 혼합에 의한 독성영향 변화를 나타낸 모식도

: 부형제의 특성에 따라 살충제가 설치류와 인간 세포에 전달되는 메커니즘이 세포 내포작용에서 단순 확산으로 바뀌어 세포 전달 부하가 급격히 증가하는 것으로 사료됨

2-1. 부형제 성분에 따른 급성 폐독성영향 비교

: 랫드에 각각의 다른 부형제를 첨가한 hydramethylnon 혼합물을 기도내 점적 투여하여 24시간 뒤에 급성 폐독성 비교한 결과, PEG 혼합물을 투여한 랫드의 기관지 페포세척액 (Bronchoalveolar Lavage Fluid, BALF)에서 면역세포 수 및 호중구(Neutrophil) 침윤, 그리고 독성지표(LDH, Total protein)들의 증가가 가장 두드러지게 나타남

2-2. 부형제 성분에 따른 세포 독성 및 세포 내 흡수 비교

: A549 세포에서 부형제 성분에 따른 hydramethylnon의 세포 독성(LDH level 및 MTT assay) 시험 수행 및 세포 흡수율을 정량 분석한 결과, PEG 혼합물에서 가장 높은 세포독성 및 세포 내 흡수가 관찰됨

2-3. 세포 내 PEG 함량에 따른 독성영향 및 세포 흡수 기전

: THP-1 대식세포에서 hydramethylnon의 10% PEG의 혼합물이 2% PEG의 혼합물 보다 약 2.5배 더 높은 세포독성 수치를 나타냈으며, 이러한 세포독성은 식세포작용 억제제인 사이토칼라신 D(cyto D) 처리에 의해 영향을 받지 않았음. 또한 세포 내 PEG 혼합물 처리에 의한 hydramethylnon을 정량 분석한 결과, cyto D 처리의 유/무는 세포 내 유효성분의 흡수에 영향을 미치지 않았음. 따라서 PEG 혼합에 의한 유효성분의 세포 흡수가 세포내이입 메커니즘보다는 단순확산을 통해 매개된다는 것을 의미함