가수분해 반응 대사산물과 작용
가수분해 반응에 의해 두 가지 주요 대사체가 발생합니다:
Ethylene glycol
2-Chloroethanol
Ethylene glycol은 ADH(알코올 탈수소효소), ALDH(알데히드 탈수소효소)에 의해 다음과 같이 대사됩니다. 이러한 대사산물들은 칼슘과 결합하여 신장 결석을 일으킬 수 있습니다.
Glycolic acid
Glyoxylic acid
Oxalic acid
2-Chloroethanol은 ADH, ALDH에 의해 Chloroacetaldehyde로 대사됩니다. Chloroacetaldehyde는 DNA의 Guanine 계열과 공유 결합을 일으킬 수 있어, DNA의 전사 과정에 문제를 발생시킵니다. 그 결과 세포의 세포자살(apoptosis)를 유도, 돌연변이(mutation), 발암성이 있습니다.
[논문] 에틸렌옥사이드가 인간 발암물질이라는 과학적 증거에 대한 체계적 검토. 2022
[논문] 에틸렌옥사이드의 발암성: 주요 발견과 과학적 이슈. 2018
글루타치온(GSH) 포합 반응
GSH(글루타티온)는 세포 내 ROS(활성산소종)를 제거하는 대사에 사용됩니다. GSH와 산화에틸렌이 반응하면 비교적 덜 해로운 대사체로 대사되어 소변으로 배출됩니다
2-하이드록시메르캅터르산
2-메틸티오에탄올
2-메르캅토에탄올
그러나 산화에틸렌의 농도가 GSH의 처리 가능한 농도보다 높을 경우, 불균형이 발생하여 가수분해 반응이 증가하거나 산화에틸렌 자체의 독성이 증가할 수 있습니다.
주요 영향을 받는 기관
1) 간: 가수분해와 GSH 포합 반응이 주로 일어나는 간에 독성이 나타날 수 있습니다. 간기능 검사를 통해 이상 유무를 확인할 수 있습니다.
2) 신경계: 산화에틸렌은 분자량이 작고 지용성이 높아 혈액-뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)을 잘 통과합니다. 신경 조직은 원래 ATP 생산을 위해 미토콘드리아에서 자연적으로 ROS가 많이 생성되어 산화에틸렌에 의한 ROS에 취약합니다. 신경세포의 myelin과 세포막은 지질 함량이 높아 ROS에 의한 지질 과산화(lipid peroxidation)로 쉽게 손상될 수 있습니다.
3) 생식계, 조혈계: 세포 분열이 활발한 조직이 산화에틸렌에 취약합니다. DNA 손상으로 인해 세포 사멸이 증가하거나 돌연변이가 발생할 수 있어 불임, 기형아 출산, 조혈계 암 등의 위험이 증가할 수 있습니다.
4) 호흡기계 및 점막: 산화에틸렌은 주로 호흡기로 흡수되며, 염증 반응을 유발해 폐 조직 손상, 부종, 기관지 수축 및 점액 분비 증가를 일으킬 수 있습니다. 또한 인두 점막, 피부, 눈의 점막에 직접적인 자극 증상을 일으킬 수 있습니다.
산화에틸렌 노출 감소를 위한 안전조치
응급 대응 계획: 누출 시 대응 계획 수립, 세척 스테이션 등 응급처치 장비 설치
공학적 제어: 멸균기 설치 시 환기 시스템과 밀폐 시스템을 설계 단계부터 고려
작업 환경 관리: 국소 배기 환기 시스템 설치, 노출 시간 제한, 교대 근무제 도입
모니터링: 정기적인 작업장 내 산화에틸렌 농도 측정과 누출 알람 설치
교육: 산화에틸렌의 위험성과 안전 절차에 대한 교육 실시
개인보호구: 적절한 호흡 보호구, 보호복, 장갑 착용, 누출 사고 대비 공기공급식 호흡보호구 준비
특수건강진단
현행 특수건강진단에서는 산화에틸렌에 노출된 근로자를 대상으로 합니다. 임상 진찰 영역에는 다음과 같은 항목이 포함됩니다.
- 조혈기계, 간담도계, 호흡기계, 신경계 증상에 대한 문진
- 생식기계 증상
- 눈, 피부, 비강, 인두에 대한 점막자극 증상 문진
특히 장기간 산화에틸렌 노출 공정에 종사한 여성 수검자의 경우, 유산력에 대해 상세히 문진해야 합니다.
글쓴이: 민지희 (한양대학교 임상조교수)
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