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최강의 생물독(最强生物毒)-1
基礎毒物學/ Science
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주변에서 누군가에게 세상에서 가장 강한 독이 어느 것인지를 묻는 질문을 받았다면 대부분의 사람들은 주저없이 뱀이나 전갈의 독을 떠올릴 것이다. 그만큼 우리가 흔히 들어왔던 동물이기 때문일텐데 과연 그것이 맞을지를 확인해 본 이는 많지 않을 것이다.
물론 뱀독이나 전갈독의 독성이 강한 것은 틀림없는 사실이지만 자연계에는 이들보다 독성이 훨씬 강한 생물도 적지않다. 특히 육상에 사는 동물의 독만 맹독이라고 생각할 지 모르지만 사실 바다에 사는 생물이 뱀이나 전갈의 독보다 훨씬 강한 독성의 독을 갖는 경우도 있다.
독성의 세기는 어떤 대상생물을 갖고 조사를 했느냐에 따라서 그리고 어떤 방법으로 노출시켰느냐에 따라서 순위가 달라지겠지만 일반적으로는 반수치사농도(lethal dose of 50%, LD50)를 조사하여 평가한다. 다음에 설명하는 독소들은 현존하는 생물독 중에서 LD50을 기준으로 했을 적에 독성이 강한 것들이다.
No. 1 마이토톡신 (Maitotoxin)
해양생물이 갖는 독소 중 하나이며, 지금까지 독소를 가운데 단백질이나 펩티드를 제외하고 구조식이 규명된 유기화합물 중 분자량(3,422)이 가장 크며, 독성 역시 가장 강하다.
이 독소는 세포막에 있는 칼슘 찬넬을 개방하여 칼슘 이온의 투과를 촉진시켜 세포 내의 칼슘 농도가 높아지게 하기 때문에 독성이 발현된다. 칼슘 농도가 높아지면 근육은 이상 수축을 일으키게 되고, 마우스의 복강주사를 하였을 적의 LD50은 0.05ug/kg 이다.
에 대한 독성이 나타나는
열대나 아열대 해역의 산호초 주변에 서식하는 물고기를 먹고 일어나는 식중독을 통털어 시가테라(ciguatera)라 하는데 원인생물과 원인독소는 여러가지로 알려져 있으며, 그 중에서 쥐치류에 의해 일어난 식중독의 원인독소가 바로 이 독소이다. 하지만 쥐치가 마이토톡신을 직접 생합성하는 것은 아니며 이들의 먹이생물인 와편모조의 Gambierdiscus toxicus이 만든 것을 체내에 축적한 것이라 한다.
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No. 2 파상풍독소 (Tetanus toxin)
이 독소는 고분자의 단백질이고, 파상풍균(Clostridium tetani)이 만드는 독소 중 하나이며 파상풍을 일으키는 독소인 테타노스파스민(tetanospasmin)과는 다르지만 비슷한 중독증상을 일으킨다.
독소가 몸 안으로 침입하면 강직성 경련을 심하게 일으키며, 눈이나 턱과 연결된 삼초신경을 마비시켜 파상풍 용모라는 특징적인 모습을 띠게 하고, 경련이 심할 경우에는 골절하기도 한다. 중독이 심하면 숨쉬는데 필요한 호흡근도 경직되서 결국에 사망하는데 치사량은 30ng/kg으로 매우 낮다.
흙이나 쓰레기 속에 흔한 파상풍균은 상처 등을 통해 몸 안으로 침입해서는 신경을 역류하여 척수나 뇌까지 이동하는 역류성수송이 이루어져서 마지막에는 운동을 맡고 있는 신경세포를 흥분시키는 한편 과도하게 방출되는 신경전달물질을 억제하는 억제성 시냅스의 기능마저 억제하게 되어 심한 경련을 일으키게 한다. 하지만 이와는 반대로 신경의 움직임을 멈추게 만들어 몸이 마비되는 스도 있다.
강력한 파상풍독소도 포르말린으로 처리하면 단백질인 독소가 활성을 잃게되므로 파상풍톡소노이드를 만들어 예방용으로 사용하기도 한다.
No. 3 보투리누스 독소 (Botulinus toxin)
파상풍 독소와 마찬가지로 편성혐기성 세균인 Clostridium botulinum이 만들어내는 단백질의 독소이다. '보투리누스트'란 말은 라틴어로 '소시지'를 의미이며, 19세기 유럽에서 소시지와 햄을 먹은 사람에게서 이 식중독이 많이 일어났기 때문에 이런 이름이 붙었다.
세균은 오염된 소시지나 햄, 통조림, 생선절임식품 중에서 잘 자라며, 치사량은 1ng/kg로 맹독이다. 즉 1g의 독소는 2천만명을 치시시킬 수 있는 양이므로 세균무기로 개발된 적도 있다 한다.
독소가 몸 안으로 침입하면 뇌에 도달해서 뇌를 공격하여 뇌에서 방출하는 신경전달물질을 막기 때문에 손발의 마비가 일어나고 또한 뇌관문을 통과할 수가 없으므로 말초신경에만 작용하는데, 말초신경에는 손발 등 몸을 움직이도록 뇌에서 내려오는 지령을 근육에 잔달하는 운동신경과 그리고 촉각이나 후각, 미각, 청각, 시각 등의 5가지 정보를 외부에서 전달받아 뇌로 전하는 감각신경, 땀을 내거나 심장을 움직이거나 숨을 쉬거나 하는 등 자기 의지와는 상관없이 움직이는 자율신경 등이 있는데 이들 모두를 그릇치게 만들기 때문에 시력장애, 구토, 목마름, 발한장애, 배설장애 등이 나타난다. 그러나 말초신경에만 작용하므로 발열은 나지 않으며 의식은 또렷하다.
독소에는 A-G까지 7종류가 있으며 그중 독성은 B가 가장 강하며, 보투리누스 톡소이도를 만들어 백신으로 사용하긴 하지만 중독을 일으킨 후에는 효력을 발휘하지 못한다. 그리고 독소는 열이나 산에 약해서 활성을 잃기 때문에 독소가 사람 몸에 들어오더라도 위산에 의해 활성을 잃게되어 생물에게는 해가 없어야 하는데 실제는 오염식춤에 존재하는 독소는 단독으로 존재하는 게 아니라 다른 단백질과 복합체를 형성하고 있으므로 생체내에서 분해되지 않는 것이라 여겨진다.
오늘날에는 의료에 사용되기도 하는데 특히 '눈꺼풀경련', '편측안면경련(片側顔面痙攣)', '경련성사경(痙攣性斜頸)' 등을 치료하는데 보톡스(BOTOX)라는 이름으로 사용된다.
No. 4 팔리톡신 (Palytoxin)
비펩티드성 화합물로는 마이토톡신에 이어 두번째로 강한 맹독의 독소이다. 차음에는 시가테라 중독과 관련있는 독소라 여겼는데 파랑돔 중독의 원인물질로 밝혀졌다. 본래 이 독소는 Palythoa spp 라는 말미잘에서 동정되었다.
작용기작은 나트륨 찬넬에 작용하여 이온의 투과를 증진시키는데 이는 복어독과는 정 반대되는 기작이다. 주요 증상은 근육통, 마비, 경련인데 증세가 심해지면 호흡곤란이나 부정맥, 신장장애도 나타난다. 사람에게는 관상동맥에 작용하여 극도의 수축작용을 이르켜서 치사원인으로 작용하기도 한다.
시가톡신
시가테라를 일으키는 원인독소 중 하나이며 신경독성이 매우 강하고, 와편모조가 만든 것을 어류가 몸안에 축적하고 있다가 사람에게 중독을 일으킨다. 독성이 나타나는 기작은 복어독과는 정 반대로 나트륨 찬넬을 개방하여 이온의 투과성을 높히기 때문이다.
[출처] 최강의 생물독(最强生物毒)-1
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최강의 생물독(生物毒)-2
基礎毒物學/ Science
No. 5 바트라코톡신(batrachotoxin)
남미 컬럼비아 부근에 서식하는Phyllobates속과 Dendrobates속의 독화살개구리(poison dart frogs)에서 맨처음 확인되었으나 현재는 Melyridae과의 딱정벌레나 새(Pitohui, Ifrita kowaldi)에서도 확인되고 있으며 심장독성과 신경독성이 매우 강한 스테로이드성 알카로이드이다. 하지만 개구리가 독을 스스로 생산하는 건 아닌 듯하며, 먹이인 개미나 다른 곤충에서 얻으며, 이들은 식물로부터 얻는 듯하다.
단백질 독소를 제외한 저분자 화합물로는 팔리톡신 다음으로 독성이 강하며, 원주민들은 옛부터 이 독소를 독화살을 만드는데 이용하였는데 남미의 다른 원주민들이 화살독으로 이용하는 쿠라레 독보다 15배나 독성이 강하며 복어독보다는 10배나 강하고, 마우스에 대한 LD50으로 계산한 사람의 치사량은 1-2ug/kg이므로 체중이 70kg이라면 대략 100mg 정도에 불과하다.
이 독소는 세포막에 있는 나트륨 찬넬이 닫히는 것을 못하게 막아 나트륨 외의 다른 이온들이 신경세포로 많이 들어오도록 만들어 결국 나트륨과 칼륨 이온간의 균형이 깨지도록 작용한다.
No. 6 복어독(tetrodotoxin)
복어독은 처음엔 복어류에만 존재하는 것으로 생각했으니 이후 명주망둑, 가시불가사리, 나팔고둥, 표범무늬낙지, 납작벌레, 띠벌레, 매끈이송편게, 캘리포니아도롱뇽, 남미산 일부 개구리 등에서도 확인되었고 Vibrio속이나 Pseudomonas속의 일부 세균이 만들어낸다는 사실도 밝혀진 바 있다. 독소는 비단백질성이며 저분자(분자량 319)이다.
독소는 300℃ 이상으로 가열하여도 분해되지 않으며, 마우스에 대한 LD50(복강주사)은 0.01 mg/kg 이며, 사람의 치사량은 경구투여시 2-3mg으로서 청산가리에 비해 850배나 강하다. 작용기작은 신경세포나 근섬유의 세포막에 있는 전위의존성 나트륨 찬넬을 봉쇄함으로써 나트륨 이온의 세포 안으로의 이동을 막기 때문에 활동전위가 일어나지 못하도록 하여 마비를 일으킨다.
중독 초기에는 입술이나 혀에 마비가 생기고 차츰 손가락 끝으로 번지며, 두통이나 복통, 구토가 시작되면서 걷는 것과 목소리가 변한다. 증세가 심한 경우에는 혈압이 떨어지며 숨쉬기가 어렵고 의식장애가 일어나고 죽음에 이른다. 이런 증세는 독소의 섭취후 수십분에서 수시간 이내에 일어나는데 사망하는 경우라면 대개 24시간 이내에 종결된다. 효과적인 처치법은 음식을 토하게 한 다음 인공호흡을 실시하는 것인데, 아직 해독법은 개발되지 않았다.
복어가 복어독에 의해 중독되지 않는 이유는 이온찬넬의 형태가 다른 동물과 다르기 때문이라고 하지만 일반 어류의 치사량에 비해 약 1,000배의 독소로는 복어도 죽는다. 복어는 독을 체내에서 일부 생산하기도 하지만 대부분 먹이를 통해서 공급되고 이를 체내에 축적하는 것이므로 독이 없는 사료를 먹이면서 양식한 복어는 독을 갖지 않는다.
No. 7 리신(ricin)
이것은 피마자 씨앗에서 추출한 당단백질로서 맹독성분이며, 지구상 최강의 독이라 평가하는 보투리누스 세균의 독소인 보투리누스 독소(botulinus toxin)에 필적하며 코브라독보다는 2배나 강한데, 사람에 대한 최저치사량은 0.03mg/kg 이다. 보투리넘 독소가 신경독인데 반해, 리신은 세포의 리보솜RNA의 염기 일부를 절단해서 단백질 합성을 방해함으로서 세포를 죽게 만든다.
전시 중에 에어졸의 형태로 만들어 사용한 적도 있으며, 해독제는 아직 없으나 미국에서는 백신이 개발되고 있다. 1978년 9월 7일 영국 런던에서 불가리아 출신 작가인 게오르기 마르코프가 쓰러져 4일후에 사망했으며, 같은 해 8월 26일에는 프랑스 파리에서 마찬가지로 불가리아 출신의 우라디미르 코스토프가 우산을 든 남자에게 습격을 받았고 즉시 병원으로 이송되어 조사를 받았는데 약 1mm 크기의 백금-이리듐 합금의 탄환과 그 안에 리신을 들어있음이 밝혀졌다. 이 탄환은 마르코프에게서도 똑같이 발견되었고, 불가리아 비밀경찰 조직에 의해 습격을 받았을 것으로 짐작되었다.
2003년 11월에는 미국 백악관에서 편지에 든 리신이 발견되었고, 2004년 2월 3일에는 미국의 상원의원에게도 보내졌음일 발각된 적도 있었다.
리신은 즉효성의 신경독과는 달리 복용해도 독성이 나타나기까지 시간이 다소 걸린다. 물론 투여량이나 투여방법에 따라 다소 차이가 있기는 하지만 호흡곤란, 발열, 기침, 구역질, 신체경직이 일어나며 심할 경우에는 치아노제나 혈압강하를 일어나서 죽기도 하는데 대략 36-72시간 정도 걸린다.
No. 8 전갈독
전갈 꼬리 끝에는 독침이 있는데 이를 사용하여 먹이에게 독을 주입하여 잡아먹는다. 주로 곤충을 잡아 먹는데 대형동물에게는 자신을 방어하기 위해 독을 사용한다고 여겨진다. 하지만 전갈이라고 해서 모두 맹독을 갖는 것은 아니고 대부분의 전갈은 벌독 정도의 독을 가지고 있다.
중국에서는 양식한 전갈을 튀김요리로 먹기도 하며 한방약의 소재로 쓰이기도 한다.
α-전갈독은 신경세포의 나트륨 찬넬이 닫히는 것을 늦추도록 작용하여서 근육 수축이 지연되도록 하며, 또다른 전갈독인 티티우스톡신(tityustoxin)은 나트륨 찬넬에 작용하여 나트륨 이온의 유입을 많게 함으로서 흥분을 크게하기 때문에 근육은 경련을 일으키게 되고 숨을 쉴 수가 없어진다. 이를 치료하려면 항독소를 사용해야만 한다.
No. 9 아미니틴(amanitine)
광대버섯과(Amanita)에 속하는독버섯인 알광대버섯(Amanita phalloides)에서 발견된 독소이며 8개의 아미노산이 고리모양으로 결합한 펩티드 성분이다. 이 독소와 유사한 일군의 호합물을 통털어 아마톡신류(amatoxins)라고 하며, 광대버섯과 외의 다른 버섯에서도 발견되었다.
이 독소는 효과가 천천히 나타나는 점이 특히 위험하며 간장의 RNA폴리메라제와 결합해서 세포막을 파괴하는데, 섭취후 12시간까지는 별다른 증세를 보이지 않지만 24시간이 경과하고부터 나타나기도 한다. 그래서 증세가 나타났을 적에 위세척을 하더라도 늦기때문에 처치가 곤란하다.
맨처음 나타나는 증세는 설사와 경련이고, 이마저도 시간이 지나면서 진정되며, 그로부터 4-5일이 지나는 동안 간장과 신장이 심하게 영향을 받아 기능이 완전히 망가지는데 결국 버섯을 먹고난 일주일 후에는 사망에 이른다. 중독 환자의 약 절반은 죽지만 살아남아도 후유증이 만만치 않다.
No. 10 붕가로톡신(bungarotoxin)
대만우산뱀의 주요 독소이며, 신경근 접합부에서 아세칠콜린 수용체와 비가역적으로 결합하여 신경자극 전달을 방해하는 작용있으며, 이로 인해 마비와 호흡곤란을 일으키고 심할 경우에는 사망하게 된다.
시가톡신
시가테라를 일으키는 원인독소 중 하나이며 신경독성이 매우 강하고, 와편모조가 만든 것을 어류가 몸안에 축적하고 있다가 사람에게 중독을 일으킨다. 독성이 나타나는 기작은 복어독과는 정 반대로 나트륨 찬넬을 개방하여 이온의 투과성을 높히기 때문이다.
[출처] 최강의 생물독(生物毒)-2