독에 대해 연구하지 않는 독성학(28)
유전자변형생물(GMO)의 독성
법의관 선생님이 혈액에서 계면활성제 검출이 가능한지와 계면활성제가 사망에 이르게 하는 기전을 물어온다. 계면활성제 종류가 워낙 많아서 모두라고 이야기할 수는 없지만, 투여한 시료가 있으면 확실히 검출할 수 있고, 국내 시판되는 웬만한 계면활성제는 분석할 수 있다. 갑자기 계면활성제에 관심을 보이냐 물었다. 휴대전화기로 뉴스 기사를 하나 링크해 준다. 일본의 한 요양병원에서 간호사가 수액에 계면활성제를 넣어 40여 명을 독살했단다. 계면활성제가 든 소독약이라 소독을 위해 어떤 성분이 추가되었는지 알 수 없어 어떤 부가적인 독성을 논할 수는 없지만, 술이 나타내는 비특이적 독성과 유사한 독성을 나타내며 술 많이 마시면 죽을 수 있듯이 계면활성제도 일정 농도 이상에 이르면 사망에 이를 수 있다. 국내에서 계면활성제를 수액에 섞어 투여한 예가 보고된 바 없지만, 일본에서와 같이 계면활성제를 정맥 주사를 한다면, 수액의 계면활성제 농도와 주사 속도에 따라, 수 시간~수십 시간 이내에 급격한 젖산 증가로 인한 산증, 의식 저하, 심박 이상 등의 증상을 보이다 사망에 이를 수 있다.
계면활성제는 비누, 세제 등의 주성분이고, 화장품, 농약, 소독제 제형 성분 등에도 쓰인다. 계면활성제는 구조적 특징에 따라 양이온, 음이온, 비이온, 양쪽성 계면활성제로 나뉘며 단일 구조가 아닌, 다양한 길이의 화합물로 구성되어 있고, 용도에 따라 조성이 달리해 사용하며, 다양한 상품명으로 유통된다. 폐식용유로 만든 비누는 생체 구성요소로 만들어져 분해성이 높고 친환경적이지만, 합성한 계면활성제는 합성 또는 반합성 제품들로 생분해성이 낮은 경우가 많고 생체 구성성분이 아니므로 잘 분해되지 않을 가능성이 커 상대적으로 독성이 클 수 있다. 공통으로 나타내는 독성은 비특이적 독성이다. 기본적인 원리는 알코올과류와 마찬가지로 지질이중막에 녹아들어 물리적 성질을 변화시켜 일어난다. 지질이중막의 물리적 성질의 변화는 세포막에 있는 기능성 단백질의 3차 구조에 변화를 가져와 세포의 정상적인 기능을 방해한다. 저분자 알코올류와 달리 물보다 지질이중막에 친화성이 크고, 분자량도 크다. 이로 인해 흡수와 분포 속도가 느리다. 또한 단일 성분이 아닌 유사 구조의 조합으로 다양한 분자량을 가지고 있어 분자량에 따라 분포 속도와 분포비도 영향을 받는다. 간세포와 미토콘드리아의 기능 억제는 대사성산증, 암모니아 상승 등의 원인이 될 수 있으며, 뇌세포의 기능 억제는 의식 저하, 발작을 일으키고, 심장 세포의 기능 억제는 심장 박동 이상을 가져올 수 있다. 계면활성제의 구조적 특징과 노출된 사람의 취약한 장기부터 드러나 임상적으로 우선하는 증상은 사람마다 음독한 계면활성제 종류마다 달라질 수 있다. 분자량이 대략 500을 넘는 경우 BBB를 통과하기 어려워 뇌 독성은 계면활성제의 평균 분자량이 낮을수록 높게 나타나는 경향을 보일 수 있다.
우리나라에서 계면활성제 단독의 중독사는 드물게 발생하며, 대부분 전착제 음독이었다. 전착제란 수용성인(물에 잘 녹는) 제초제의 활성 성분이 식물 표면에 잘 붙게 하고 큐티클을 잘 통과하도록 해 흡수를 촉진하는 역할을 하는 농약 보조제로 계면활성제로 이루어져 있다. 주로 비이온계면활성제를 사용하며 에틸렌옥사이드(-CH2 CH2 O-) 구조를 반복하는 수용성 부분과 지방이나, 벤젠 고리를 가지는 지용성 부분으로 이루어져 있다. 계면활성제 음독은 이 자체로 대사성산증, 의식 저하, 발작, 심장 기능이상 등을 일으킬 수 있지만, 음독하면 수분, 전해질, 영양물질의 흡수가 어려워져 이것만으로도 건강 상태에 따라 생명 유지를 어렵게 할 수 있다. 파라콰트, 글리포세이트, 글루포시네이트 등의 제초제는 주성분이 40~50%로 다양한 제품에 있으며 나머지는 주로 계면활성제와 소량의 동결방지제, 보존제 등이 들어 있어 음독 환자 치료할 때 계면활성제 중독을 염두에 두어야 한다. 파라콰트 생산 중단 이후로 글리포세이트와 글루포시네이트 음독사가 늘어 연간 50여 건에 이르며, 음독 후 응급실을 찾는 환자도 많다. 저독성으로 알려진 글리포세이트나 글루포시네이트 음독으로 100mL 정도 음독한 환자가 적극적 치료에도 불구하고 사망한 사례가 있으며, 이보다 많은 양의 음독으로도 치료 후 소생한 예도 있다. 이러한 차이는 음독자의 건강 상태나 음독 후 치료 시기 등의 변수가 원인이지만 제형에 따른 성분의 차이도 영향을 미칠 수 있다. 글리포세이트와 글루포시네이트는 이소프로필아민, 암모늄, 포타슘 등 염 형태를 가지고 있어, 암모늄염은 혈중 암모니아 상승의 원인이 되고, 포타슘염은 혈액 중 포타슘 농도를 상승시켜 부정맥 등 심장 독성을 나타내기도 한다. 또한 제형마다 다른 종류의 계면활성가 사용되고, 이외에 메탄올, 메톡시프로판올, 에틸렌글리콜 등이 들어 있다. 메탄올과 에틸렌글리콜은 독성으로 중추신경계 억제와 산증이 강화될 수 있고 메톡시프로판올은 중추신경 억제가 강화되는 요인이 될 수 있다. 또한, 제조사마다 다른 계면활성제를 사용하고 있어 계면활성제의 종류에 따라 다른 독성 양상을 보일 수 있다. 이처럼 농약의 급성독성은 활성 성분에 의해서만 나타나는 것이 아니라 제형에 사용된 용제, 계면활성제 등에 의해 복합적으로 나타나며 농약의 활성 성분보다 더 큰 급성독성을 보이기도 한다.
일본의 계면활성제 독살이 알려진 후, 계면활성제 괴담이 유행했다. 가장 자극적이고 충격적이었던 내용은 흡수된 계면활성제가 여성 자궁까지 도달해 자궁을 들어내는 수술을 할 때, 샴푸 냄새가 난다는 내용이었던 듯하다. 복잡한 흡수, 대사, 분포에 관한 이야기를 하지 않더라도, 계면활성제는 냄새가 없다. 냄새의 기본 요건은 휘발성이 있어야 하고, 후각 세포를 자극할 수 있어야 하는데 계면활성제는 상온에서 휘발하지 않는다. 따라서 냄새가 없다. 샴푸의 냄새는 향료 때문에 나는 것이지 계면활성제 때문이 아니다. 계면활성제는 고농도로 오래 접촉하면 피부를 훼손할 수가 있고, 고농도로 섭취하면 장점막을 손상할 수 있다. 이는 천연 계면 화성제나 합성 계면활성제나 마찬가지이며, 세척력이 강할수록 손상이 커진다. 다만 일상생활의 사용에서 계면활성제가 흡수되어 전신에 작용할 일은 없다. 일부 피부로 흡수되더라도 죽은 세포(피부)에 머물며 아주 조금 살아 있는 세포에 도달하더라도 얼마 지나지 않아 세포는 피부가 되고 결국 때가 되어 떨어져 나간다. 이런 과정에서 천연 재료로 만들어진 계면활성제는 흡수되더라도 우리 몸에 구성성분이 되거나 에너지원으로 사용되지만, 합성 계면활성제는 인체에서 대사가 어려울 수 있어 축적될 가능성이 크지만 비누, 세제, 샴푸 등의 사용으로 피부를 통해 흡수되는 것으로 건강상 문제를 일으키지 않는다. 다만, 화장품과 같이 오랜 시간 동안 닦지 않으면 접촉시간이 길어 흡수량이 많아지고 이것들이 세포에 닿아 과민 반응을 일으키거나, 계면활성제 등 화장품에 포함된 성분이 피부의 세균총에 영향을 주거나, 자극으로 인해 피부에 문제를 일으킬 수 있지만, 전신적으로 작용하지는 않는다. 경구로 치약을 삼켜 계면활성제에 노출되더라도, 크게 신경 쓰지 않아도 된다. 소량의 알코올 섭취가 우리 몸에 크게 영향을 주지 않듯 별다른 영향 없고, 융모 세포의 교체와 함께 대변으로 배설된다.
계면활성제는 그 종류에 따라 다른 정도의 비특이적 독성을 나타낸다. 음이온 계면활성제가 사용되는데 소수성 부분이 지방족으로 이루어져 있어 지질이중막에 큰 변성을 주지 않고 소수성 부분도 황산기 등의 형태로 짧아 세포 표면 단백질에 영향을 줄 가능성이 적다. 이에 비해 비이온계면활성제는 친수성 부분인 에틸렌옥사이드가 세포막에 끼거나, 소수성 부분이 끼더라도 친수성 부분이 길어 세포 표면 단백질 기능에 영향을 줄 가능성이 크다. 폐식용유로 만든 계면활성제는 생체 유래 물질로 몸에서 대사 되고 지질이중막과 유사해 세포막 기능을 저해할 가능성이 가장 낮다. 반면, 합성이나 반합성 계면활성제는 대사가 느리고 축적되는 경향을 보이며 폐식용유로 만든 것들과 구조적으로 달라 세포막 기능에 영향을 줄 가능성이 높다.
계면활성제의 독성 문제는 GMO(Genetic modified organism, 유전자변형생물체)에서도 독성학적으로 중요한 이슈이다. 식물은 자라면서 생장점을 제외하고는 변형이 일어난다. 또, 유전자 자체는 소화기관에 의해 분해되고 모든 생명체가 가지고 있는 구성성분으로 그 자체로 독성이 없지만, 유전자변형생물의 생산에 사용되는 제초제의 사용은 독성학적인 문제를 일으킬 수 있다. 대표적인 유전자변형생물은 몬샌토는 유전자 조작 콩이다. 제초제에 대한 내성을 가지도록 유전자를 조작한 종자를 판매하고 이에 사용할 글리포세이트 제제인 라운드업(상품명)이라는 제초제를 판매하는 방식으로 막대한 수익을 올리고 있다. 제초제를 사용해 경쟁식물을 억제해 제초에 필요한 경비를 줄이고 생산량을 늘리는데 이때 많은 양의 제초제가 사용된다. 이 제초제는 활성 성분인 글리포세이트와 활성 성분의 흡수와 표면에 달라붙게 할 목적으로 다량(50% 내외)의 계면활성제로 구성된다.
라운드업의 활성 성분은 글리포세이트로 발암성 등 질병 관련성에 첨예한 대립이 있다. 이제까지의 전반적인 데이터는 글리포세이트의 발암성 등 독성이 완벽하게 확인되지 않았다. 국내외에 글리포세이트 음독 후 회생한 환자들에 대한 폭넓은 연구보고서가 없어 아쉽지만, 글리포세이트 음독한 환자의 암 발생 증가에 대한 보고도 없다. 또한 글리포세이트는 수용성이 커서 신장 배설이 빠르고 대사 속도가 빨라 과량 음독하더라도 수일 이내에 생체에서 사라지만, 계면활성제는 대사와 배설이 느려 중기적으로 영향을 미칠 수 있다. 계면활성제의 비특이적 독성은 세포막을 통한 신호 교란을 일으켜 임신, 착상, 발생 등 정교한 신호에 영향을 줄 수 있다. 이는 마치 임신 상태에서 지속해서 음주 상태로 있는 것과 같은 효과다. 또 음주가 암 유병률과 상관성은 있지만, 모두가 암이 발생하지 않는 것처럼 직접적인 영향이 없다 하더라도, 지속적인 세포 신호의 이상은 질병 유병률과 연관성이 있을 수 있다. GMO와 관련하여 환경이나 주변 생명체에 대한 영향을 제외하면, 유전자 변형 자체는 독성학적 관심의 대상이 아니다. 글리포세이트의 독성은 논란이 있지만, 어느 정도 알려져 있고, 대사와 배설이 빨라, 축적성이 크지 않아 낮은 노출 상태에서의 장기간 노출은 상대적으로 위험이 적다. 반면, 계면활성제는 아주 낮은 양에서 측정할 만큼의 영향을 나타내지 않지만, 일단 흡수되어 전신 순환에 들어오면 상대적으로 축적성이 커 장기적으로 생체에 영향을 미칠 수 있다. 더욱이 비이온계면활성제를 사용은 낮은 생분해성 높은 축적성으로 인해 GMO 식물을 먹은 동물을 사람이 먹게 되어 노출될 수 있다. 섭취량에 있어서 GMO 식물을 주식으로 한 동물의 고기를 사람이 먹을 때 노출되는 양이 동물이 노출된 양보다 클 가능성은 적다. 또한, GMO 동물이 계면활성제로 인해 당장 눈에 보이는 이상이 없는 정도의 노출을 가진 동물의 고기를 사람이 섭취해서 측정될 정도의 영향받을 가능성도 적지만, 축적성과 비특이적 독성으로 인해 중장기적 영향을 나타낼 가능성은 있다. GMO와 관련된 계면활성제의 독성학적 문제의 일부는 글리포세이트 함유 농약을 포함한 계면활성제 농약 음독 후 회복한 환자에 대한 후향 코호트 연구를 통해 일 회 과량 노출과 유병률의 연관성은 살펴볼 수 있을 것이다. 더불어, GMO의 유전자 변형이 생태계에 미칠 영향과 글리포세이트의 환경 문제뿐만 아니라, 계면활성제로 사용으로 인한, 환경 문제와 이로 인한 인간 노출의 영향에 대해 고민할 필요가 있다.
계면활성제는 단일 물질이 아니어서 독성을 평가하거나 논하기 까다로운 물질 군 중 하나지만, 공통된 독성은 비특이적 독성을 가지며, 생체에 사용이 허가되어 판매되는 계면활성제는 물질마다 강도의 차이는 있겠지만, 비특이적 독성이 가장 크다. 일상생활에서 계면활성제 없이 살기에 인류는 너무나 멀리 온 듯하다. 일상생활에서 사용하는 계면활성제가 환경오염 문제를 논외로 한다면 당장 문제를 일으킨다는 과학적 근거는 없지만, 가능한 노출량을 줄일 필요는 있다. 분해 속도보다 많은 양을 사용해 환경이 오염되어 사용에서뿐만 아니라 음식물의 섭취 식수 등을 통해 노출량이 늘어나면, 술을 자주 마시면 각종 질병의 유병률이 증가하듯 암을 포함한 각종 질병 유병률 증가의 원인이 될 수 있다.
물질의 위험에 대해 높게 평가하는 것은 독성학의 전통 중 하나이며 바람직한 전통이며, 초기 독성학은 평가되지 않은 위험에 대해 높게 평가하며 위험을 회피한 탈리도마이드 사건과 같은 독성학적 재앙은 이를 강화했다. 그러나, 근거 없는 과도한 우려와 규제는 독성을 높게 평가하는 것과는 다른 문제를 일으킨다. 독성에 대한 사회적 이슈가 있을 때, 잘못된 독성학적 정보를 확산하거나, 과장하여 케모포비아를 자극하고 마케팅에 활용하거나 정치적으로 활용되는 것은 경계해야 한다. 계면활성제 이슈일 때 많은 향장품 기업은 천연 유래 물질 첨가하고 친환경, 생분해성 등 혹할만한 홍보 문구를 쏟아내고 블로그에서는 이들을 퍼 나르지만, 성분표를 독성학적으로 유의미한 차이가 있어 보이지 않는다. 일시적으로 이득이 되는 지점이 있을지라도 많은 사회적 비용이 발생한다. 비효율적인 제도를 만들고, 본질과 상관없이 상품을 폐기하여 경제적 손실뿐만 아니라 환경을 생각한다며 환경을 오염시키고, 규제를 지키기 위한 추가 비용을 계속해서 발생한다. 과장되거나 조장된 독성 정보는 불안을 키우고 기업은 이를 활용해 돈을 벌며 국가는 이 불안을 잠재우기 위해 불필요하거나 과도한 규제를 양산하는 모습은 안타깝다. 물질의 위험성을 높여 평가하는 것은, 위험성이 과학적으로 관찰되거나 입증된 위험에 대한 것이어야 한다. 근거 없는 위험을 과장하는 것은 경제적 손실을 넘어, 잘못된 인식으로 인해 보이지 않는 피해를 줄 수 있다.
GMO에는 일반적으로 제초제가 농작물에 직접 살포되지 않지만, GMO에는 직접적으로 많은 양이 살포되는 것은 환경 문제뿐만 아니라 이를 먹이로 하는 동물, 최종 포식자인 인간의 건강에 중장기적인 영향을 나타낼 수 있는 것은 사실이지만, 대한 막연한 반감과 두려움은 위험 회피에 도움이 되지 않는다. 유전자변형식물이 일으킬 종 변화 등의 환경 문제에 대한 것을 논외로 하고 독성학적인 측면만 살펴본다면, GMO에 대한 우려와 논란의 이유는 유전자가 아니라, 사용된 제초제다. 대사와 배설이 빨라 생체내 축적이 거의 일어나지 않는 글리포세이트보다 농약 제품에 포함되어 있는 합성 또는 반합성 계면활성제의 사용으로 생체 대사가 어렵고 지용성이 커서 생체 축적이 잘 일어나는 비이온계면활성제의 독성에 관심을 가져야 한다. 제초제의 활성물질인 글리포세이트에 대한 독성은 잘 알려져 있고 많은 연구가 이루어져 있지만, 계면활성제 축적에 따른 독성학적 문제는 거의 관심 밖인 것은 안타깝다. GMO를 피할 수 없다면 위험을 예측하고 위험을 회피할 수 있도록 규제책을 만들고 위험성이 적은 면활성제를 찾는 노력이 필요하다.
