아름다워지고픈 극독물질, 보톨리늄 톡신(Botulinum Toxin)


위의 그림은 보톡스 주사가 적용되는 다양한 얼굴 부위와 그 사용수치를 나타낸다. 외과적 수술 없이 단지 주사로 주름살 제거, 사각턱 교정, 종아리 성형 등 여러 가지 미용효과를 주는 보톡스는 현대 사회에서 ‘젊음의 주사’로서 아름다움의 수단으로 활발히 이용되고 있다. 사실 보톡스에 이용되는 물질인 보톨리늄 톡신은 식중독을 일으키고, 생화학 무기에 이용되는 이것을 의료용으로 희석하여 성형이나 신경 및 근육 이상을 치료하기 위해 상품화된 것은 얼마 되지 않았다. 그러면 이러한 양면성을 가진 보톨리늄 톡신 이라는 물질에 대해 조금 더 자세하게 알아보자.

1810년, 영국의 피터 듀랜드(Peter Durand)는 기존의 음식 저장 방법이었던 병조림의 쉽게 깨지는 단점을 보완하여 양철 깡통 통조림을 개발했다. 그 후 19세기 초부터 통조림은 큰 인기를 끌었는데 동시기에 치명적인 식중독의 발생이 늘어나기 시작했다. 그 후 진행된 연구를 통해 식중독의 원인은 통조림에 들어있던 혐기성 세균인 보톨리누스(botulinus) 균이 만든 신경독소(neurotoxin)인 보톨리늄 톡신 때문이었다는 사실이 밝혀졌다.



보톨리누스라는 이름은 소시지와 비슷한 음식을 부르던 그리스어 ‘보톨루스’에서 유래되었는데, 통조림 이전에 이 균이 만드는 독소에 중독되는 경우는 훈제 과정을 온전히 거치지 않은 햄을 먹었을 때였다. 보톨리늄 톡신이 든 음식을 먹게 되면 구토, 시력 장애, 언어 장애, 삼킴 장애 등이 나타나고, 심한 경우 숨이 막히면서 사망에 이르게 된다. 보톨리늄 톡신에 감염되면 말을 이용해 만든 해독제를 주입하고, 인공호흡으로 호흡을 유지시켜야 한다. 해독제 개발 이후에는 치사율이 15% 정도로 줄었지만, 완전히 회복되기까지는 오랜 시간이 걸리며 보톨리늄 톡신 중독은 현재까지도 치명적인 질병이다. 다음으로 보톨리늄 톡신 중독의 체내 기작을 알아보자.

보툴리눔 톡신(Botulinum Toxin, BTX)은 클로스트리디움 보툴리눔 균(Clostridium botulinum) 및 관련 종에 의해 생성되는 신경 독성 단백질이다. 이는 운동신경과 근육이 만나는 시냅스에서 축삭돌기 말단으로부터 분비되는 신경 전달 물질인 아세틸콜린의 방출을 막는다. 그래서 치사량의 보톨리늄 톡신이 체내에 들어오면 운동신경이 마비되고, 이로 인해 전신의 근육이 마비되어 호흡에 관여하는 근육들이 마비되어 죽음에 이르게 된다.





보톡스는 현재까지 인공독소와 생물학적 독소 중에서 가장 독성이 강한 물질이다. 반수치사량(복용한 생물 중 절반이 죽는 양)은 10~13ng/kg이고, 보톡스 주사에 이용되는 양은 겨우 1.3–2.1 ng/kg으로서 극독물질로 분류된다. 실제로 점막에 흡수된 보톡스가 성인 남성 절반을 죽이는 데 필요한 질량은 단 0.5ng이다. 청산가리의 치사량이 0.15g이며, 복어독인 테트로도톡신은 300-500μg, 폴로늄은 1μg 으로 다른 독성 물질들과의 상대적인 치사량을 비교해보면 보톨리늄 톡신의 압도적인 독성이 어느 정도인지 짐작할 수 있다.



가장 치명적인 독소인 보톨리늄 톡신이 인류에게 처음 소개될 때는 강력한 독소 또는 무서운 생물학적 무기로 인식되어 이에 대한 치료적 기능을 연구하고 이용하는데 약간의 거부감이 있었지만, 최근에는 많은 질환에서 매우 효과적인 치료제로 이용되고 있는 것은 아이러니하면서도 과학의 양면성을 보여주는 좋은 예이다. 비슷하지만 조금 다른 사례로 하버의 질소공정이 떠오르는데, 농업 생산량의 증대를 가져온 이 기술이 후에 독가스 제조에 이용된 것과 반대로 보톡스는 살생 목적이 아닌 인류의 편의를 위해 올바르게 이용되고 있는 기술로 볼 수 있다. 앞으로 이와 같이 보다 많은 과학기술이 바른 윤리의식에 따라 발전하기를 기원한다.




ⓒ 2018학년도 2학기 원하던Chemi

<작성자> 18-070 안준혁

<분야> 생화학(Biological chemistry)

생화학(biological chemistry)은 생물체의 구성 성분, 생물체 내에서의 생리 작용(生理作用, physiological function)을 화학적으로 분석하여 해명하고 생명현상을 화학적으로 연구하는 화학의 한 분야를 말합니다. 생화학은 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산과 같은 세포 구성물질의 구조와 기능에 중점을 두고 있고, 생체 물질의 구조 결정, 작용 기능, 물질대사의 기구 따위가 주된 연구 대상입니다.

<참고문헌>

1. 하리하라, 미드에서 과학을 보다, 이은희

2. 보톨리늄 독소, 위키백과

3. 보톡스, 네이버 지식백과

4. Basic mechanisms of botulinium toxin, 추계전문의평생교육, 정선주

<이미지>

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2. quora.com

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