금속 독성

섬네일|170px|물에 있는 많은 금속 이온에 대한 전형적인 가용성 형태인 아쿠아 착이온의 구조

금속 독성(metal toxicity) 또는 금속 중독(metal poisoning)은 환경에 축적되어 생태계, 식물, 동물을 포함한 인간의 건강에 해를 끼치는 특정 금속의 독성 효과이다. 중금속에 의한 환경 오염은 식수, 공기 및 수로의 오염을 유발하여 식물, 작물, 해산물 및 육류에 축적될 수 있다. 이러한 오염은 먹이 사슬을 통해 인간에게 간접적으로 영향을 미치고, 흡입, 섭취 또는 피부 접촉을 통해 직업적 또는 가정적 노출을 유발할 수 있다.

낮은 농도에서는 철, 구리, 망가니즈, 아연과 같은 중금속은 건강을 지원하는 식단을 통해 얻어지는 필수 영양소이지만, 높은 노출 농도에서는 독성을 나타낸다. 동물에게 생물학적 역할은 없지만 독성 가능성이 있는 다른 중금속으로는 비소, 카드뮴, 납, 수은, 탈륨이 있다.

일부 금속은 독성 용해성 화합물을 형성하여 초과산화물 불균등화효소, 카탈레이스, 글루타티온 과산화효소와 같은 효소 시스템을 방해할 때 독성을 나타낸다. 용해성 금속 함유 화합물만이 배위 화합물을 형성하여 독성을 나타내는데, 이 화합물은 리간드로 둘러싸인 금속 이온으로 구성된다. 리간드는 아쿠아 착이온의 물부터 테트라에틸납과 같은 메틸기까지 다양할 수 있다.

독성 금속 착물은 불용성 유도체로 전환하거나 킬레이트제를 사용하여 단단한 분자 환경에 결합시킴으로써 해독될 수 있다. 금속 중독 치료의 한 가지 옵션은 킬레이트 요법으로, 이는 체내에서 금속을 제거하기 위해 킬레이트제를 투여하는 것을 포함한다.

 출처 및 현장 증거 
중금속은 암석, 토양, 물을 포함한 자연 생태계 전반에 걸쳐 발견되며, 자연적인 풍화, 침식, 광업, 산업 및 도시 유출수, 하수, 작물에 사용되는 농약, 식수를 운반하는 금속 파이프, 교통 공해, 석탄 연소 배출물, 그리고 다양한 기타 산업 및 도시 배출물과 같은 다양한 출처에서 발생한다.

생태계의 유독성 금속 입자는 수백 또는 심지어 수천 년 동안 남아 있을 수 있으며, 잠재적으로 수백만 명의 사람들이 평생 동안 높은 농도에 노출될 수 있다. 일반적으로 토양이나 물에서 금속 오염의 가시적인 증거는 없다.

환경에서 금속 독성이 의심될 때, 물고기, 조개, 곤충의 병리학적 변화는 오염 및 독성의 신호로 작용할 수 있다. 금속 독성의 생리학적 메커니즘은 행동 변화부터 작은 동물 종의 죽음에 이르기까지 다양한 영향을 미칠 수 있다.

 주요 금속 중독 유형 

 비소 중독 

주된 금속 독성 중 하나는 비소 중독으로, 주로 식수 공급원에서 자연적으로 높은 농도의 비소를 함유한 지하수에서 발생한다.

 납 중독 

비소 중독과 달리 납 중독은 유연 휘발유 및 배관에서 용출된 납과 같은 산업 물질에 의해 발생한다. 유연 휘발유의 사용은 1970년대 이후 급격히 감소했다.

 금속의 독성 

일부 금속 원소는 생명에 필수적이지만, 고농도 노출 시 독성을 나타낼 수 있다. 여기에는 코발트, 구리, 철, 망가니즈, 셀레늄, 그리고 아연이 포함된다. 아연의 과도한 흡수는 구리와 철 흡수를 억제할 수 있다. 용액 내의 자유 아연 이온은 박테리아, 식물, 무척추동물 및 물고기에게 매우 독성이 있다.

 비필수 금속의 독성 
이러한 금속 이온의 독성에 대한 전 세계적인 메커니즘은 존재하지 않는다. 과도한 노출은 일반적으로 산업 활동과 관련되어 발생한다.
 베릴륨 중독은 Be2+이 일부 효소에서 Mg2+를 대체하는 능력에 기인한다. 베릴륨은 한 기관에 의해 발암 물질로 분류되었다.
 카드뮴 중독은 1912년경부터 도야마현에서 광업으로 인해 카드 뮴에 오염된 물로 인한 이타이이타이병의 발견과 함께 주목받게 되었다. 이 용어는 이 질환을 앓는 사람들이 척추와 관절에서 느끼는 극심한 통증(일본어: 痛い itai)을 의미한다. Cd2+는 신장에 축적되어 시스테인을 포함하는 단백질의 황에 단단히 결합하는 것으로 알려져 있다.
 리튬 독성은 리튬 함유 약물의 과다 복용으로 인해 발생한다.
 수은 중독은 미나마타라는 일본 도시의 이름을 딴 미나마타병의 발견과 함께 날카롭게 주목받았다. 1956년, 이 도시의 한 공장에서 산업 폐수에 메틸수은을 방출하여 수천 명의 사망자와 기타 많은 건강 문제를 일으켰다. 이 사건은 생물 농축 현상에 대해 전 세계에 경고했다. 모든 수은 화합물은 독성이 있지만, 유기수은 화합물은 이동성이 더 높기 때문에 특히 위험하다. 메틸수은과 관련 화합물은 단백질 내 시스테인 잔기의 황에 결합하는 것으로 알려져 있다.
섬네일|right|색소 침착이 있는 92세 백인 남성(오른쪽)은 수년 동안 은이 함유된 코 점안액을 사용했다. 그의 피부 생검에서 진피에 은 침착이 발견되어 전신 은피증 진단을 확인했다.
 은 중독은 리튬 중독처럼 약물 오용으로 인해 발생한다. "은피증"의 극적인 증상은 피부가 파란색 또는 푸르스름한 회색으로 변하는 것이다.
 탈륨 중독은 여러 차례 관찰되었으며, 탈륨 화합물이 매우 독성이 있다는 것은 잘 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 탈륨 중독 사건은 드물다. Tl은 주기율표에서 다른 두 가지 매우 독성이 강한 금속인 수은과 납 근처에 위치한다.
주석 금속, 그 산화물, 염류에 의한 주석 중독은 "거의 알려지지 않았지만", 특정 유기주석 화합물은 사이안화물만큼이나 독성이 강하다. 이러한 유기주석 화합물은 한때 방오제로 널리 사용되었다.

 중독 치료 
 킬레이트 요법 

킬레이트 요법은 신체에서 중금속을 제거하거나 비활성화하기 위해 킬레이트제를 투여하는 의료 시술이다. 킬레이트제는 금속 이온과 특히 안정적인 배위 화합물을 형성하는 분자이다. 착물화는 금속 이온이 체내 분자와 반응하는 것을 방지하고, 혈액에 용해되어 소변으로 배출될 수 있도록 한다. 이는 금속 중독 진단을 받은 사람에게만 사용해야 한다. 해당 진단은 적절한 생물학적 샘플로 수행된 검사를 통해 검증되어야 한다.

 기타 조건 
낮은 수준의 환경적 금속 중독의 영향을 비금속 오염을 포함한 다른 종류의 환경적 피해와 구별하기는 어렵다. 일반적으로 환경 내 중금속 노출 증가는 여러 질병의 위험을 증가시킨다. 사용을 뒷받침할 증거가 부족함에도 불구하고, 일부 사람들은 자폐, 심혈관계 질환, 알츠하이머병 또는 모든 종류의 신경퇴화와 같은 다양한 질환을 치료하기 위해 킬레이트 요법을 찾는다.

킬레이트 요법에 의한 자폐 치료는 자폐가 중금속 중독의 결과라는 근거 없는 가설에 기반하여 대체의학 실무자들에 의해 홍보되었다. 이 가설은 아마도 자폐가 과거에 다회 투여 백신병에 사용되었던 보존제 티오메르살에 의해 발생한다는 더 구체적인 주장으로부터 나타났을 것이다. 광범위한 연구에도 불구하고, 백신과 자폐 진단율 사이에는 아무런 연관성이 발견되지 않았다. 이러한 증거 부족에도 불구하고, 티오메르살은 2001년까지 과도한 주의로 백신에서 제거되었지만, 자폐 진단율은 티오메르살 제외에 따라 감소하지 않아 연관성을 반증했다. 티오메르살의 제거와 그것이 애초에 자폐에 영향을 미치지 않았다는 증거에도 불구하고, 중금속 노출이 자폐를 유발한다는 생각은 계속되었고, 따라서 치료로서 킬레이트 요법의 사용도 마찬가지였다. 사용 가능한 증거에 대한 체계적인 검토는 자폐에 대한 킬레이트 요법의 사용을 지지하지 않으며, 이 목적을 위한 킬레이트 요법 투여 오류로 인해 최소 한 명의 어린이가 사망했다.

 각주 

 외부 링크 
 다트머스 독성 금속 슈퍼펀드 연구 프로그램
 독성 금속 (OSHA)

분류:금속