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- 도파민에 민감한 신경 세포의 수용체에 결합해 기능을 방해
- 이미다클로프리드 살충제의 분해 산물은 순수한 니코틴만큼 신경 세포에 독성
- 이미다클로프리드의 10%가 DN-이미다클로프리드로 전환되면 분해 산물의 혈장 농도는 두 배

네오니코티노이드: 분해 산물은 인간의 신경 세포를 손상시킨다.
살포돼 과일과 채소에 노출되면 이미 부정적인 영향을 유발할 수 있다.

곤충에게 유독할 뿐만 아니라:
네오니코티니오이드 살충제의 특정 분해 산물은 인간의 신경 세포도 손상시킬 수 있다는 연구 결과가 나와 있다. 도파민에 민감한 신경 세포의 수용체에 결합해 기능을 방해하기 때문이다. 이미다클로프리드 살충제의 분해 산물은 순수한 니코틴만큼 독성이 있는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 살포된 과일과 채소를 섭취할 경우 체내에서 발생할 수 있는 농도와 같은 농도면 부작용에 대해 충분한 것으로 보고하고 있다. 

▲ 살충제 이미다클로프리드 살포돼 과일과 채소에 노출되면 이미 부정적인 영향을 유발한다.

네오니코티노이드는 세계에서 해충에 대해 가장 일반적으로 사용되는 살충제 중 하나이다.
그들의 잔류물은 꿀, 물, 다양한 종류의 과일과 채소에서 찾을 수 있다. 오랫동안 이 약제는 무해한 것으로 여겨졌다. 대중적인 믿음에 따르면 특정 곤충의 신경계에만 손상을 주기 때문이다. 그러나 이제 꿀벌과 말벌과 같은 유익한 곤충도 영향을 받는다는 것이 분명하다.
따라서 2018년에 EU는 세 가지 네오니코티노이드 imidacloprid, clothianidin 그리고 thiamethoxam의 실외 사용을 금지했다.

그러나 네오니코티노이드가 척추동물과 인간에게도 독성이 있는지는 논란의 여지가 있다.
이미다클로프리드(imidacloprid) 사용 후 조류의 갑작스런 죽음, 어류 자원의 붕괴, 철새에 대한 살충제 처리 종자의 식욕 억제 효과는 적어도 그 효과가 예상보다 곤충에 특이적이라는 것을 시사한다. 세포 배양 테스트는 또한 인간의 신경 세포도 네오니코티노이드에 반응함을 나타낸다.

네오니코티노이드 분해 산물 보기

튀빙겐 대학과 콘스탄츠 대학의 Dominik Loser와 함께 일하는 연구원들은 이제 이에 대한 추가 확인을 제공했다. 그들은 인간 신경 세포에 대한 네오니코티노이드 이미다클로프리드의 일반적인 분해 산물의 영향을 조사했다.

화학 물질인 DN-Imidacloprid는 빛에 의한 살충제 분해 과정에서 생성되지만 체내에서 이미다클로프리드의 분해를 통해서도 생성된다. 지금까지 이 화학물질이 생물학적 효과를 어느 정도까지 갖는지 명확하지 않았다.

▲ 네오니코티노이드 계열의 대표적인 전신 살충제인 이미다클로프리드(Imidacloprid)

"DN-Imidacloprid는 사과, 토마토, 가지, 감자와 같은 다양한 식품에서 검출됐다"고 과학자들은 설명했다. 분해 산물은 사과의 경우 킬로그램당 최대 30마이크로그램, 사료 곡물의 경우 킬로그램당 최대 300마이크로그램의 농도에 도달한다. 네오니코티노이드 자체는 현재 EU에서 금지되어 있지만 팀에 따르면 수입 야채와 과일에는 여전히 일반적이다.

연구를 위해 Loser와 그의 동료들은 인간의 도파민에 민감한 신경 세포의 세포 배양을 다양한 용량의 DN-imidacloprid에 노출시키고 이것이 뉴런의 신호 전달 기능에 어떻게 영향을 미치는지 측정했다. 이것은 신경 세포의 세포막을 통한 칼슘 이온의 유입으로 측정할 수 있다.

순수한 니코틴만큼 신경 세포에 독성

결과:
신경독 니코틴과 유사하게 DN-Imidacloprid도 신경 세포 기능에 강력한 영향을 미친다.
살충제 분해 산물은 세포 표면의 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nAChR)에 결합하여 처음에는 과잉 흥분을 일으키고 그다음에는 둔감화로 이어진다.

신경 세포는 사실상 마비되어 들어오는 자극에 더 반응하지 않는다.
nAChR 전도가 중추신경계에서 중요한 역할을 하기 때문에 이 효과는 독성학적으로 중요할 수 있다.

실험에서도 이미다클로프리드 자체보다 농약 분해산물의 신경독성 효과가 더 강한 것으로 나타났으며, DN-이미다클로프리드는 강력한 신경독으로 간주되는 순수 니코틴과 유사한 효과를 보였다. "모든 테스트의 데이터는 출발 물질에 비해 DN-imidacloprid의 더 높은 효능을 분명히 나타낸다"고 Loser와 그의 동료들은 말했다.

스트레스 다이어트로 인한 위험한 가치

이것이 일상생활에 의미하는 바는 무엇일까?
사람들이 분무된 과일과 채소의 섭취를 통해 해로운 영향을 두려워할 정도로 많은 이미다클로프리드와 DN-이미다클로프리드를 섭취할 수 있을까? 연구원들도 이에 대해 조사했다. 이를 위해 체중 1kg당 DN-imidacloprid 0.016mg의 섭취량을 가정했다. 이는 음식 주입을 통해 얻을 수 있는 수치다.

이 살충제 유도체의 흡수는 혈액에서 50~100나노몰의 농도에 도달하게 하고 뇌에서는 약간 더 높은 농도에 도달하게 한다고 팀은 보고했다. 그들의 세포 배양 실험은 뉴런의 과잉 여기가 100~300나노몰에서 시작한다는 것을 보여주었다. "따라서 이 농도는 일부 사람들이 식품 오염을 통해 도달하는 농도에 가깝다"고 Loser와 그의 동료들은 말했다. 신경 세포의 둔감화를 위해서는 17나노몰이면 충분하다. 이는 일상생활에서 발생하는 값이다.

▲ 사람들이 분무된 과일과 채소의 섭취를 통해 해로운 영향을 두려워할 정도로 많은 이미다클로프리드와 DN-이미다클로프리드를 섭취할 수 있을까?

"생체 활성, 잠재적 독성 농도“

계산 시 DN-Imidacloprid의 직접 섭취로 인한 혈중 농도만 고려했다.
그러나 이미다클로프리드 살충제 자체를 섭취하면 이 분해 산물이 더 많이 체내에 형성된다.
이는 과일과 채소에도 여전히 존재하는 경우가 많다. 팀이 설명하는 바와 같이 이미다클로프리드의 약 10%가 DN-이미다클로프리드로 전환된다고 가정하면 분해 산물의 혈장 농도가 두 배가 된다.

Loser와 그의 동료들은 "우리의 예비 모델은 정상 인구가 식단을 통해 생리활성, 잠재적 독성 농도의 DN-imidacloprid를 섭취할 수 있음을 나타낸다"고 말했다. 이것이 구체적인 용어로 의미하는 것과 예를 들어 이 스트레스가 태아의 두뇌 발달에 어떤 결과를 가져올 수 있는지 먼저 더 조사해야 한다.
(Archives of Toxicology, 2021; doi: 10.1007/s00204-021-03168-z)
출처: NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut in Reutlingen
(독일 로이틀링엔 소재 자연과학 및 의학 연구소)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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