최기형 독성

최기형(teratogenesis)이란 산모가 임신 중 어떤 원인으로 배아나 태아에 구조적 혹은 기능적 이상이 초래되는 것을 말하며 기형을 야기하는 원인물질을 최기형 물질(teratogen)이라 부른다. 최기형 물질은 태아 시기에는 주위를 둘러싼 산모의 체액을 통하여 그리고 태반이 생성된 후에는 산모의 혈액을 통하여 태아로 이동하게 된다. 그러나 방사선이나 고주파 등의 경우는 직접 배아나 태아에 영향을 미치게 된다.

이전에는 태반막이 산모에게 노출되는 독성물질로부터 태아를 보호하는 것으로 생각되었으나 1960년대 thalidomide에 의해 수천 명의 기형아들이 출산됨으로써 태반 막의 보호 개념은 약화되고 있으며, 최근 연구에 의하면 수많은 화학물질이 태반 막을 통과할 수 있는 것으로 보고되었다.

임신 단계와 독성 발현

일반적으로 최기형은 임신기간 중 어떤 시기에 독성물질에 노출되느냐에 따라 다른 결과가 초래된다.

임신 단계는 먼저 정자에 의한 난자의 수정은 난관 내에서 일어나고 수정된 난자는 배아 세포를 형성하여 자궁내막에 착상하게 된다. 사람의 경우 임신 후 처음 며칠, 즉 착상된 배아가 증식하는 시기에 독성물질에 노출되면 구조적 기형은 초래되지 않고 배아가 사망하기 쉽다. 왜냐하면 이 시기는 배아가 외부물질에 대한 방어 체계가 사망을 극복할 수 있을 만큼 분화되어 있지 않기 때문이다.

배아란 사람에 있어서는 보통 임신 8주까지의 태아를 말한다. 사람에 있어 장기의 형성이 이루어지는 수정 후부터 몇 주 사이가 최기형 독성에 가장 취약한 시기라 할 수 있다.

이 기간에는 주요 장기가 발생되고 골격이 형성되며 신경조직과 성 기능이 발달되기 때문에 독성물질에 노출되면 다양한 유형의 구조적 기형과 행동장애가 초래된다. 이때 같은 독성물질일지라도 장기가 형성되는 시기에 따라 다양한 기형이 발생되며, 이러한 현상은 임신기간이 짧은 동물일수록 더욱 분명하게 나타난다.

장기 형성기를 지나고 출산 때까지 조직의 형성과 기능적 성숙이 계속되는데 이 기간을 태아기라고 부른다. 태아기에는 최기형 물질에 노출되면 주로 성장지연, 기능적/생리적 장애, 내분비 장애, 면역장애, 암 등이 발생될 수 있다.

최기형 독성 매커니즘

최기형 독성 메커니즘에 대해서는 많은 연구가 진행되어 왔으나 정확히 규명되고 있지 않다.

우선 최기형의 발생은 유전인자 또는 염색체의 손상/변화와 깊은 관련성을 갖는데 여기에는 유전자 변이, 염색체 이상, 염색체 구조 이상 등도 포함된다.

변이원성은 생식세포에서 발생될 때만 유전되며 배아의 체세포에서 발생될 때는 유전되지 않으나 구조적/기능적 손상을 초래할 수 있다. 변이원성물질과 최기형 물질 간에는 상관성이 높다고 생각되지만 많은 변이원성물질이 최기형 물질은 아니다. 염색체의 파괴나 분열 시 염색체가 분리되지 않음으로써 염색체 수가 변할 수 있다.

예로서, 유사 분열 시 방추체의 형성이 colchicine에 의하여 억제되어 후기에 염색체분리가 저해 받게 된다. 또한 방사능이나 알킬화제와 같은 물질들에 의해 염색체의 일부가 파괴됨으로써 염색체구조의 이상이 초래될 수 있다. 장기 형성 기간에는 메커니즘이 무엇이든지 세포분열을 저해하는 물리적, 화학적 인자는 최기형을 일으키게 된다.

또한 태아세포의 에너지 생산을 저해하거나 세포 삼투압의 변화를 일으키는 화학물질들 역시 최기형을 일으키는 것으로 알려져 있으며 비타민과 미네랄 등의 경우도 결핍 시에는 태아의 성장이 저해되고 기형이 일어날 수 있다. 납이나 카드뮴과 같은 중금속은 대사에 관여하는 효소들의 활성을 억제함으로써 기형을 초래할 수 있는 것으로 알려져 있으며 어떤 화학물질들은 DNA 복구에 관여하는 효소의 활성을 억제함으로써 최기형을 나타낼 수 있다.

최기형 물질

Thalidomide

1956년 독일에서 제조되어 진정, 최면제로 시판된 thalidomide를 산모들이 복용함으로써 7000~8000명으로 추산되는 기형아들이 출산된 사건은 최기형 문제와 관련된 대표적 사건으로 기록되고 있다. 1961년 기형의 원인 물질로 밝혀짐에 따라 시판이 전면 금지되었다.

DES (dietyIstilbesterol)

미국에서는 유산 방지 약제인 DES를 복용했던 산부에서 출생한 여아들에게서 질 및 자궁 경부에서의 선암(adenocarcinoma)의 발생이 보고되었다.

알코올

임신기간 중에 만성적으로 술을 먹게 되면 기형을 초래할 수 있는 것으로 보고되었다.
이 경우의 기형을 태아알코올 증후군(FAS; fetal alcohol syndrome)이라 부르며 지능 저하, 비정상적인 머리 모양, 자궁 내 태아의 성장지연 등과 같은 특성을 보인다.

중금속

환경오염과 관련하여서는 일본의 미나마타 사건 때 메틸수은에 장기간 노출된 임산부에게서 태어난 아이들의 대부분이 심한 뇌성마비 증세를 보였다.

그 외의 금속으로서는 리튬, 카드뮴, 납, 비소 등이 최기형과 태아 치사능을 갖고 있는 것으로 알려지고 있으며, 아연의 경우에는 결핍되면 기형이 발생되는 것으로 보고되어 있다.

농약

유기염소계 농약인 dieldrin, aldrin 등도 실험동물에서 기형을 일으키는 것으로 보고되었으며 최근에는 TCDD 등을 포함한 dioxin 관련 물질들에 대한 최기형이 많은 관심의 대상이 되고 있다. 현재 많은 환경인자들이 기형발생과 연관이 있을 것으로 추정되고 있으나 기형의 원인은 아직도 대부분이 규명되어 있지 않는 관계로 앞으로도 최기형 물질을 확인하기 위한 지속적인 연구가 필요하다.