수은, 납 등의 독성 중금속은 임신부에게 노출시 태아의 발달에 영향을 줄 수 있다. 이들 중금속은 주로는 바위, 토양, 물 그리고 공기와 같은 자연에서 발생되어 널리 퍼져 있어서 그 농도가 낮아 직접적인 영향을 주는 경우는 드물다. 

하지만, 인간에게 의미가 있고 독성학적 입장에서 더 중요한 것은 인간이 가공하고 활용하는 중금속들이다. 이들 중금속들은 인간의 역사와 함께 도구나 기계 등에 이용 하는 산업 목적으로 또 한편은 인간을 치료하기 위한 의료용으로 사용되어 왔다.  

이러한 중금속과 관련된 인간의 일련의 활동은 결과적으로 인간의 환경에 중금속의 양을 증가시키게 되었으며, 중금속을 다루는 공장에서 일을 하는 사람들 뿐만 아니라 나가서 이들이 만든 공산품을 소비하는 임신부 및 가임여성을 포함하는 일반 소비자에게 까지 중금속 노출에 따른 독성학적인 문제를 일으킬 수 있다.  

1. 수은의 분류  

수은은 무기수은(inorganic mercury)과 유기수은(organic mercury) 두 가지 형태로 환경에 존재한다. 무기수은에는 원소성 수은(elementary mercury), 제 1 수은염(mercurous salts, Hg+), 제 2 수은염(mercuric salts, Hg2+)이 포함된다. 한편 유기수은에는 메틸수은, 알킬수은 등이 있다.  

2. 수은의 이용  

무기수은 중 원소성(elementary) 수은은 온도계, 혈압계, 페인트, 건전지, 형광등, 수은등, 치과용 아말감 등에 사용되었으며, 수은염 중 머큐리클로라이드는 과거에 매독, 변비, 우울증 치료에 사용되었다. 한편, 유기수은인 메틸수은은 살균제, 살충제, 방부제 등으로 사용된다. 

3. 수은의 노출경로 

수은에 의한 일차적 노출경로는 수은증기(mercury vapor)형태의 원소성 수은의 호흡기를 통한 노출이다. 하지만, 위장관을 통한 원소성 수은은 쉽게 흡수되지 않으며 상대적으로 해가 없는 것으로 알려져 있다. 이러한 원소성 수은이라도 일단 흡수되면 BBB(blood brain barrier)를 통과하여 신경계로 들어가고, 태반을 통과할 수 있다. 이러한 원소성 노출의 대부분은 직장에서 발생한다.

한편 환경에서의 수은 노출 중 우려되는 것은 유기수은이다.

대기중에 있는 무기수은은 강이나 바닷 물속에 흘러들어가 혐기성세균에 의해서 유기수은인 메틸수은으로 변환된다. 모든 물고기는 어느정도의 메틸수은을 가지고 있으며, 이러한 메틸수은은 물고기의 먹이사슬을 통해서 전달되어 최상위에 있는 물고기나 바다 포유류에 대량으로 축적되고 농축되어 이를 포식하는 인간에게 전달된다.  

4. 독성약동학(Toxicokinetics) 

흡입된 수은증기(mercury vapor)는 폐포세포(alveolar cells)를 쉽게 통과한다. 이들 세포에서 catalase는 원소성수은을 산화시켜 2가 상태로 만든다. 알코올은 이러한 catalase의 활성을 억제하지만, 몇 초내에 혈류로 완전히 흡수되어 수은의 상당량이 BBB를 통과 할 수 있다. 위장관이나 피부를 통해서는 원소성수은은 잘 흡수되지 않는다. 위장관을 통해서는 원소성수은은 10%미만에서만 흡수된다. 하지만, 메틸수은은 90% 정도가 위장관을 통해서 흡수된다.

수은은 태반을 통과한다. 포유동물의 조직에서 유기수은, 특히 알킬수은은 무기수은으로 변환된다. 유기수은과 달리 무기수은은 metallothionein을 유발한다. 무기수은은 주로 신장에 축적되고, 반면 친지질성인 유기수은은 지방조직과 뇌에 축적된다. 하지만, 모든 형태의 수은은 주로 변을 통해서 배설된다.  

5. 독성기전( Mechanism of Toxicity)  

수은은 술프히드릴(sulfhydryl)군과 결합력이 높아서 다양한 효소와 결합하여 활성을 억제한다. 또한, 메틸수은은 지질의 peroxidation을 유발함으로써 세포막의 변형을 초래한다.  

한편, in vitro 실험에서 메틸 수은은 신경세포의 단백 튜블린과 작용함으로써 세포의 분열, 싸이토카인 형성 그리고 소포의 이동(vesicular transport)에 관여하는 마이크로튜블(microtubles)형성을 방해하고 단백합성을 억제하고, 신경막 활성을 변형시키고, DNA합성을 방해한다.  

또한, in vivo 시험에서는 메틸수은은 세포의 분열(mitosis)과 신경세포의 이동(neuronal migration)을 방해하는 것으로 알려져 있다. 유기수은은 특별히 더 신경독성이 강하다.  

6. 태아독성(fetal toxicity)  

메틸수은이 태반을 통과하는 것은 잘 알려져 있으며, 임신부가 수은중독의 증상이나 징후가 없었음에도 기형아를 낳고, 이들 중 일부는 정신지체와 뇌성마비를 가져왔다.  

이들에 대한 증거는 일본의 미나마타(Minamata)와 니이가타(Niigata)만에서의 수은에 중독된 어류의 섭취, 그리고 이라크에서의 항진균제로 사용한 수은에 오염된 밀을 이용해 만든 빵을 먹음으로 인한 사고를 통해서, 한편, 일상 식생활에서 수은을 다량 함유하고 있는 참치와 같은 큰 물고기를 섭취함으로 인한 수은 노출에 의해 나타나고 있다.  

1) 일본에서의 재해 : 미나마타와 니이가타  

1950년대와 1960년대에 일본의 미나마타와 니이가타에서 산업오염에 의해서 메틸수은 중독이 발생했다. 미나마타에서 수은에 오염된 물고기를 먹었던 2천명이상의 주민이 중독되었던 것으로 알려져 있다.  

Harada(1968)는 이들 중에서 22명의 아이들은 당시에 자궁안에 있었고 발달장애를 가졌던 것으로 보고하였다. 이들중 13명의 임신부에서는 임신동안 메틸수은의 증상이 없었고, 5명은 지각이상(paresthesias)을 느꼈고, 3명은 피곤함(fatigue), 그리고 한명은 입덧을 심하게 하였다.  

아이들 모두는 심한장애를 가졌고, 정신지체, 뇌성마비, 그리고 경련이 포함되었다. 노출 수준은 출산 후 1-6년 지난 아이들과 모체의 머리카락(hair)에서 측정한 결과 아이들의 경우 6-100ppm이었고, 모체에서는 2-191ppm이었다. Harada는 이들 장애가 임신중 노출된 메틸수은에 기인한 것으로 판단하고, 이를 선천성미나마타질환(Congenital Minamata disease)이라고 명명하였다.

  한편, Harada(1976)는 미나마타 지역의 13-16세의 223명의 학생들과 다른 지역의 196명의 대조군과 비교한 결과 지능장애, 감각장애, 언어장애가 미나마타 지역 학생이 2.5-7배까지 높다고 보고하였다.  

한편, 미나마타에서의 수은 오염에 의한 미나마타질환의 인과 관계를 밝히는데 오랜 시간이 걸렸지만, 니이가타(Niigata)에서는 인과 관계를 거의 중독이 발생한 시점에 알게 되었고, 당시에 니이가타에서는 임신부의 혈중 수은 농도가 50ppm이상인 경우 임신중절에 관한 선택을 할 수 있게 하였다.  

47명의 임신부에서 혈중 수은 농도가 50ppm이상으로 발견되었다. 13명에서는 hair level이 50ppm이상이었지만 임신을 유지하였다. 이들 중 단지 한명의 아이에서만 선천성 미나마타 질환이 발생하였다. 이아이의 삼촌도 당시 미나마타질환으로 진단되었다. 이 아이의 모체에서의 hair mercury level은 293ppm이었고 아이에서는 77ppm이었다.  

2) 이라크에서의 재해 

1971-1972년사이의 겨울에 이라크에서 대규모 메틸수은 중독이 발생하였다. 한 농촌 마을에서 봄에 뿌릴 종자(seed)인 곡물에 메틸수은을 처리 해 두었던 것을 빵으로 만들어서 주민들이 먹었던 것이 화근이었다. 당시에 중독에 대한 원인을 재빨리 파악하고 주민들에게 알렸음에도 불구하고, 6000명 이상이 병원에 입원하였고, 459명이 이로 인해 사망하였다.  

한편, 많은 어린애들도 임신 중 자궁 내에서, 또는 출생 후에도 수은에 중독되었다.

이들 어린이에서도 일본에서의 보고된 수은중독에 의해 나타나는 증상과 징후의 임상적 특징이 비슷하게 나타났다. 또한, hair에서의 수은 농도와 어린이의 장애는 용량반응관계로 나타났다. 한편, 사망한 어린이에서는 발달하는 뇌에 대한 메틸수은의 영향이 평가되었다.  

Cox 등(1989)에 의하면 당시 이 중독 사건으로 80명 이상의 영아가 자궁내에서 노출이 있었고, 임신중 이들의 모체의 수은의 peak hair level과 함께 어린이들의 신경학적 검사와 처음 걷기 시작했던 나이를 비교 분석하였다. 결과는 그림 1과 그림 2와 같이 용량-반응 곡선을 나타내었다.
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( GJ Myers, PW Davidson. Does methylmercury have a role in causing developmental disabilities in children? Environmental Health Perspectives 2000, 108; 413-420.)

3) 어류의 섭취와 수은에 의한 태아독성

  메틸수은은 모든 물고기에 존재하고, 먹이 사슬을 통해서 상위로 전달되서 최상위의 물고기에는 대량의 수은이 축적되어 있다. 대부분의 바닷물고기는 0.5ppm미만의 메틸 수은을 가지고 있다. 하지만, sharks, sailfish, marlin, 그리고 billfish에는 1ppm이상이 존재하는 것으로 알려져 있다. 돌고래나 고래는 더 높은 농도의 메틸수은을 가진다.  

하지만, 미나마타와 같은 지역에서 물고기의 수은 농도는 40ppm이상을 보였다. 물고기를 섭취함으로 인해 흡수되는 메틸수은은 위장관을 통해 빠르게 혈류로 들어간다. 약 95%는 적혈구에 의해서 흡수되어 3-4일내에 체내 전체로 확산된다. 뇌는 일차적인 표적 장기이다. 임신부에서 메틸수은은 쉽게 태반을 통과하여 태아의 헤모글로빈에 높은 결합력을 가져서 태아 혈중 농도는 모체에서보다 25% 더 높다.

물고기를 많이 먹는 나라에서의 임신중 메틸수은의 농도와 태어난 아이의 신경학적 장애와 연관성에 관한 연구 결과는 아래 표1와 같다.  

Canada의 연구에서는 일관성 있는 dose-response관계가 나타나지 않았지만 메틸수은 농도가 아주 높은 군(13-23.9ppm)에서는 남아의 신경학적검사에서 Deep tendon reflex 이상이 나타났다. 또한, 뉴질랜드 연구에서도 Denver Developmental Screening Test(DDST)와 psychological test scores 임신중 메틸수은의 농도와 반비례하였다. 하지만 다른 연구들에서는 이러한 신경학적 이상과 연관성을 나타내지 않았다.
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(Myers GJ, Davidson PW. Does methylmercury have a role in causing developmental disabilities in children? Environmental Health Perspectives 2000, 108; 413-420.)


 7. 수은의 허용농도  

원소성 수은(elementary mercury)과 무기수은염(Inorganic mercury salts):

수은증기(mercury vapor)에 관한 8시간 시간가중평균치로서 폭로한계농도(Threshold Limit  Value)는 공기중 0.025 mg/m3이다. (미국산업위생학회, 2003)

메틸수은(methyl mercury):

메틸수은에 관한 8시간 시간가중평균치로서 폭로한계농도(Threshold Limit Value)는 공기중 0.01 mg/m3이다. (미국산업위생학회, 2003)  

유기수은(Long chain aryl, alkyl group):

아릴수은에 관한 8시간 시간가중평균치로서 폭로한계농도(Threshold Limit Value)는 공기중 0.1 mg/m3이다. (미국산업위생학회, 2003)

참고문헌

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_(element)(2008.12.15)

2. Patrica E. Levi. Classes of toxic chemicals. In: Ernest Hodgson, Patrica E. Levi.

A textbook of Modern toxicology. p260-264. USA. Appleton & Lange 1997.

3. Arthur Furst, Shirley B. Radding. Mercury(Hg). In: Philip Wexler. Encyclopedia of

Toxicology. p288-289. USA. ACADEMIC PRESS 1998.

4. WHO. Environmental Health Criteria 101:Methylmercury.Geneva:World Health

Organization,1990.

5. Choi BH, Lapham LW, Amin-Zai L, Saleem T. Abnormal neuronal migration, deranged cerebral cortical organization and diffuse white matter astrocytosis of human fetal brain. A major effect of methylmercury poisoning in utero. J Neuropathol Exp Neurol 1978. 37:719-733.

6. Sager PR, Aschner M, Rodier PM. Persitent, differential alterations in developing cerebellar cortex of male and female mice after methylmercury exposure. Dev Brain Res. 1984. 12:1-11.

7. Harada Y. Congenital(or fetal) Minamata Bay disease. In:Minamata disease(Study group of Minamata disease,eds). Kumamoto, Japan: Kumamoto University, 1968. 93-117.

8. Harada M. Intrauterine poisoning. Clinical and epidemiological studies and significance of the problem. Bull Inst Constitutional Med Kumamoto Univ 1976, 25(suppl):1-59.

9. Tsubaki T, Irukayama K. In: Tsubaki T, Irukayama K. eds. Minamata disease. Methylmercury poisoning in Minamata disease and Niigata, Japan. Tokyo:Kodansha Ltd., 1977;57-95.

10. Cox C, Clarkson TW, Marsh DO, Amin-Zaki L, Tikriti S, Meyers GJ. Dose-response analysis of infants prenatally exposed to methylmercury. An application of a single compartment model to single strand hair analysis. Environ Res 1989, 31:640-649.

11. Myers GJ, Davidson PW. Does methylmercury have a role in causing developmental disabilities in children? Environmental Health Perspectives 2000, 108; 413-420.

12. Matthews AD. Mercury content of commercially important fish of the Seychells, and hair mercury levels of a select part of the population. Environ Res 1983, 30:305-312.

13. Julshman K, Andersen A, Ringdal O, Morkore J. Trace element intake in the Faroe Islands I. Element levels in edible parts of pilot whales(Globcephalus melanus). Sci Total Environ. 1987, 65:53-62.

14. Swedish Expert Group. Methymercury in fish. A toxicological epidemiological evaluation of risks. Nord Hyg Tidskr 1971, suppl4:19-364.

* 출처 : 모태독성학

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임옥룡 박사  ” 강서미즈메디병원 산부인과
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