실험결과의 해석

실험결과의 해석

 

1958년 미국 의회에서는 Delaney Clause라는 식품, 약물 및 화장품에 관한 법령 수정안이 통과되었다. 이 조항은 어떤 식품 첨가제의 특정 농도에서 동물 실험에 암이 유발되었음이 밝혀졌을 때, 이 식품 첨가제의 사용을 규제한다는 내용이다. 실험결과 암을 유발한 많은 화학물질의 암 유발 농도는 일반적으로 식품에서 발견된 농도보다 훨씬 낮은 농도이다. 만약 고농도에서 쥐나 생쥐에서 암을 유발하였다면, 더 낮은 농도에서는 인간에게 위협을 줄 만하다는 것을 의미하는 것일까?

이에 대한 답은 쉽지가 않은데, 저농도 방사선의 위협을 평가하는데 어려운 점과 동일하기 때문이다. 가상적인 실험결과를 고려해 보자. 제일 낮은 농도(0.1 g/day)에서 조사된 동물 중 1% 만이 암을 유발하였다. 그러나 그러한 실험을 3년간 계속했을 때 대조군(어떤 화학물질도 투여하지 않은)의 약 20%가 종양으로 발전하였다. 따라서 저농도에서 대조군에 비하여 실험군의 암발생비율의 증가를 통계학적으로 검출할 수 있을 만큼의 충분한 수의 동물을 대상으로 실험을 하여야 한다. 많은 과학자들은 선상반응(linear response)이가장 낮은 농도에서까지 연결되는 것처럼 저농도에서도 암이 유발될 수 있다고 믿는다.

 

이러한 이유에 의한다면, 화학물질은 방사선처럼 작용할 것이다(12.6절 참조). 그들의 영향은 확률론적인 것이므로 그들이 무해하다는 농도는 있을 수 없다. 따라서 collective dose의 개념은 제고되어야 한다. 만약 0.1 g/day 의 농도에서 1% 만이 암(100 에 1의 비율로)을 유발한다면 0.0001 g(104g)은 조사된 십만 마리의 동물당 한 마리의 비율(또는 백만 마리당 10마리)로 암을 유발하게 된다. 종이와 판지의 제작시 오염물질로 생산될 수 있는 화학물질 다이옥신(dioxin)이 우유 상자에서 우유내로 흡수될 수 있음이 밝혀졌다. 우유에서 발견되는 농도는 우유 1ppt당 0.1 또는 1리터(10g)당 0.0001 g이다. 쥐보다 사람이 다이옥신에 대한 감수성이 100배 정도 높다고 가정하고 다이옥신에 대한 결과를 적용해 보면, 하루 1리터의 우유를 마시는 백만명당 10명의 추가적인 암발생률이 있음을 의미하는 것이다. 사실 이것은 의도적인 산출이다. 불에 탄 스테이크내의 탄화수소류인 Alar와 도시 상수도의 염소처리물내에서 뿐만 아니라 인공감미료인 cyclamate와 saccharin에 대한 실험적인 사실들에서 더 흥미로운 것들을 발견할 수 있다.

 

비록 어떤 화학물질들에 대한 안전한 농도라는 것이 존재하지 않을지라도 다른 경우(다이옥신을 포함해서)에는 그렇지 않을 수도 있다. 우리는 동물들이 어떤 종류의 화학물질에 대해서는 해독능력이 있으며, 그들의 능력이 그다지 지속적이지는 못함을 알고 있으므로, 안전도에 대한 역치가 설정되어야 한다. 다이옥신의 경우, 세포질내 단백질 수용체(앞에서 다룬 호르몬-수용체와 유사한)와 연관이 있다. 수용체 분자의 모든 자리가 다이옥신에 둘러싸여질 수 있는 농도에 도달해야만 그 수용체는 핵내로 들어가 DNA에 상해를 준다.

돌연변이/발암 유발 능력이 있는 것으로 조사된 대부분의 화학물질은 공업 산물이다. 그러나 식품내에서 자연적으로 생기는 무수한 화학물질의 어떤 것들은 돌연변이 또는 암 유발원이다. 예를 들어 sassafras 나무는 상대적으로 높은 safrole 농도를 함유한 기름을 만든다. Safrole은 그것의 돌연변이원성이 알려지기 전까지 어떤 의약품과 향수의 성분으로 뿐만 아니라 식품 향료로 사용되었다. 비록 적은 양이긴 하지만 육두구와 후추 또한 safrole을 함유하고 있다. 커피는 체내에서 caffeic acid로 전환되는 클로로겐산(chlorogenic acid)을 함유하고 있다. 이 둘은 모두 Ames 검사법에서 강한 양성반응을 나타낸다. 땅콩을 저장해 두면 곰팡이가 생기게 된다. 이것은 대개 aflatoxin이라 불리는 강력한 돌연변이원을 만들어내는데, 땅콩 버터의 항아리내에서 극소량 발견된다. 셀러리는 빛을 받을 때 돌연변이의 원인이 되는 psoralens를 함유하고 있다. 식물들이 독성이 강한 물질을 만들어낸다는 것은 놀라운 일이 아니며, 그것은 진화의 과정에서 초식성 동물들에게 먹히지 않기 위한 아주 자연적인 반응이다.

 

 

요약

 

DNA 분자는 화학적인 변화를 상대적으로 높은 비율로 수행한다. 이들 상해의 대부분은 세포내에서 DNA 회복 효소들에 의해 교정된다. DNA상에서 회복되지 못하는 상해는 결국 돌연변이의 원인이 된다. 돌연변이는 단일염기치환과 같은 작은 변화나 긴 뉴클레오티드 사슬의 삽입, 결실, 중복, 그리고 전좌와 같은 큰 변화를 포함한다. 

 

자연발생적으로 유발되는 돌연변이의 비율은 어떤 유형의 방사선이나 돌연변이를 유발할 수 있는 화학물질들에 의해 증가될 수 있다. 체세포내 돌연변이는 그 세포를 죽이거나 암으로 발달하게 하지만 다음 세대에 영향을 주지는 않는다. 생식세포내 돌연변이(즉 정자, 난자 또는 그들의 전구체들)는 다음 세대에 전달될 뿐만 아니라, 그들 인체의 모든 세포에서 나타날 수 있다.

다양한 생체내 및 생체외 검사법들이 공장과 농업에서 사용되는 화학물질과 환경내의 많은 화학물질의 돌연변이 유발 잠재력의 여부를 평가하기 위해 사용된다. 이들 검사법들에 의한 노고와 투자로서 돌연변이를 일으키는 화학물질이 역시 암도 유발할 것이라는 확실한 믿음을 주었다. 돌연변이(암)는 개개의 세포내에서 발생한다. 일반적으로 어떤 세포내에서 극히 낮은 방사선 선량과 저농도의 화학물질에 의해서도 돌연변이와 암을 유발할 수 있는 것은 기회적인 것으로 여겨진다. 이것이 옳다면 돌연변이원이 유해한 영향을 주지 않을 수 있을 최소한의 농도라는 것은 존재하지 않는다. 돌연변이가 암의 원인으로 작용하는 것에 관해서는 다음 장에서 논하기로 한다.