Toxicology (독성학) -1

Toxicology (독성학) -1

독성학은 화학물질들이 살아있는 생물에 미치는 부작용에 대한 연구입니다. 많은 학자들이 독성학에 대해 연구를 하였지만 그중 파라켈수스(Paracelsus, 1567)와 라마찌니(Ramazzini, 1700) 이후 독성학이 많이 발전하게 됩니다.

 특히 물질의 종류보다 물질의 양에 의해 독성이 결정된다는 "The Dose Makes the Poison"은 독성학에서 중요한 의미로 받아들여집니다.

 Toxicology is the study of the adverse effects of chemicals on living organisms. Workers involved in goldsmithing, mining, printing, and pottery making were exposed to lead and mercury, which was documented in on the Miner's Sickness and Other Diseases of Miners (Paracelsus, 1567) and Discourse on the Diseases of Workers (Ramazzini, 1700)

Since the days of Paracelsus and Ramazzini, great advances have taken place in the field of toxicology. The saying "The Dose Makes the Poison" is very true. Everything can be poisonous to humans and animals, given enought dosage.

 

◈ Definitions (정의)

-. Dose-response theory: 복용량의 증가와 효과와의 관계에 대한 이론 [Increasing the dose increases the effects]

-. Chronic exposure: 만성 노출(며칠, 몇 주, 몇 달 또는 몇 년에 걸친 노출) [Long-term exposure (days, weeks, months, and years)]

-. Acute exposure: 급성 노출(몇 분, 몇 시간 또는 며칠) [Short-term exposure (minutes, hours, and days)]

-. NOEL: No observed effect level.

-. NOAEL: No observed adverse effect level.

-. LOEL: Lowest observed effect level.

-. LOAEL: Lowest observed adverse effect level.

-. Latency period: 독성물질에 노출된 시점부터 관련 증상이 나타나기까지의 기간 [The period between exposure and the onset of symptoms.]

-. LD50: 실험에 참여한 동물군의 50%를 사망에 이르게 하는 물질의 양으로 주로 액체, 고체 물질들에 대한 독성의 기준으로 표현. [Lethal dose. It is the amount of material (normally liquid or solid) that kills 50% of the laboratory animals.]

-. LC50: 실험에 참여한 동물군의 50%를 사망에 이르게 하는 물질의 농도로 주로 공기 중 부유물에 대한 독성의 기준으로 표현. [Lethal concentration. It is the amount of material (normally airborne concentrations) that kills 50% of laboratory animals.]

-. IDLH: 인체에 즉시 위험을 초래할 수 있는 독성물질의 농도. NIOSH (National Institute of Occupational Safety and Health)에서 제안하는 농도값으로 30분 동안 폭로 시 나타나는 작용을 기준으로 정하며 아래 링크에서 각 물질들의 IDLH를 확인할 수 있습니다.

IDLH확인 https://www.cdc.gov/niosh/idlh/intridl4.html

Table of IDLH Values | NIOSH | CDC

◈ Routes of Entry (독성물질의 체내 투입 경로)

독성물질이 인간에 미치는 영향에 대하여 이야기하기 전에 먼저 독성물질들이 어떻게 인간의 신체로 들어오는지 알아야 합니다.  독성물질이 신체에 들어오게 되는 경로는 크게 다음 4가지입니다.

• Inhalation
• Ingestion
• Absorption
• Percutaneous and Intravenous Injections 

1) Inhalation- 호흡기를 통해 독성물질이 체내에 투입하는 것으로 호흡기는 코, 비강, 입, 후두개, 인두, 후두, 기관, 기관지 폐포 등으로 구성되어 있습니다. 공기가 호흡기를 통해 폐 속에 들어오면 폐포에서 산소는 혈류로 이산화탄소는 호흡기를 통해 배출이 될 수 있도록 가스 교환이 이루어집니다. 

The respiratory system consists of the nose, nasal passages, mouth, epiglottis, pharynx, larynx, trachea, bronchi, and alveoli. Once the air enters the alveoli(air sacs) that lie near blood vessels, the molecules of air enter the bloodstream through permutation. Oxygen enters the bloodstream and carbon dioxide is expelled through the respiratory system as outgoing air.

호흡기관 - respiratory system

2) Ingestion- 입을 통해 물질을 섭취하는 방식으로 섭취된 물질이 소화기관내에 들어와 위장 및 기타 내장기관을 통하여 혈류로 투입됩니다. 

Ingestion of toxic or other substances is through the mouth. When swallowing a substance, the substance enters the digestive system and ultimately into the bloodstream through the stomach or intestinal tract.

 

3) Absorption- 피부조직을 통해 물질이 체내에 들어오는 방식입니다. 피부에 열상이나 찰과상 등으로 인해 피부조직의 손상이 있는 경우 외부물질의 체내 침투는 급속히 빨라집니다.

A substance can be absorbed through the skin and enter the bloodstream and travel throughout the body. A foreign substance will enter the bloodstream through the skin more rapidly when the skin has lacerations or abrasions.

 

4) Percutaneous and Intravenous Injections- 주사 등의 방법으로 직접 체내에 투입되는 방식으로 주삿바늘을 잘못 찌른 경우 등이 여기에 해당합니다.

 An accidental injection such as a needle-stick may occur.

 

※ 관련 문제유형

1. In the lungs, oxygen is absorbed into the blood stream by passing through the membrane of the ________ in the lungs.

 (1) Pleural cavity.

 (2) Bronchioles.

 (3) Alveoli.

 (4) Trachea. 

 

답: (3) Alveoli. 

풀이: 문제에 Lung과 membrane이라는 단어를 통해 폐포(Alveoli)를 유추할 수 있습니다.

 

2. The blood vessels and nerves of the skin are found in the:

 (1) Epidermis.

 (2) Hypodermis.

 (3) Stratum corneum.

 (4) Dermis.

 

답: (4) Dermis.

풀이: 피부는 크게 3가지 층으로 구성되어 있습니다. 

1) Epidermis: thin outer layers & produces melanin.

2) Dermis: thick underlying layer that stores much of the body's supply of water, regulates temperature and contains gland, nerves and blood vessels for the skin.

3) Hypodermis: Fatty layer for insulation and shock absorption.

The skin layers

◈ Exposures to Chemical Combinations (혼합물질 노출과 화학적 상호작용)

화학물질이 혼합되어 있을 때 서로 화학적 반응을 하는 경우가 있습니다. 이런 화학적 상호작용으로 원래 갖고 있던 독성 특징을 유지하지 않고 독성이 증가하거나 감소하는 경우가 발생합니다. 이런 상호작용을 ① 상가작용 ② 길항작용 ③ 상승작용 ④ 잠재작용 으로 구분합니다.

 

 ① 상가작용(Additive): 둘 이상의 독성물질이 혼합되어 있을 때 각각의 독성치 만큼 가중되어 독성영향을 주는 작용

예) 2+3=5 와 같은 방식의 상호작용

 ② 길항작용(Antagonistic): 두 가지 화합물이 함께 있을 때 서로의 작용을 방해하는 작용. 예) 3-2=1와 같은 방식의 상호작용

 ③ 상승작용(Synergistic): 각각 단일물질에 노출되었을 때의 독성보다 훨씬 독성이 커지는 상호작용. 예) 2+3=10과 같은 방식의 상호작용

 ④ 잠재작용(Potentiating): 독립적으로 존재할 때는 독성이 없는 어떤 물질이 다른 독성물질과 만나서 독성이 증가하는 방식의 상호작용. 예) 2+0=10