치명적인 독약, 보툴리눔 독소

27 10월, 2018
보툴리눔 독소의 독성은 청산가리보다 6억 배가 더 높다. 그러나 의사들은 치료 목적을 위해 보툴리눔 독소가 유용하다는 것을 알아냈다. 

보툴리눔 독소는 “클로스트리디움 보툴리늄”으로 불리는 혐기성균이 생성하는 외독소이다.  외독소는 숙주에 많은 손상을 가할 수 있는 미생물에 의해 세포 밖으로 분비되는 분자이다. 이러한 분자에는 여러 가지 다양한 분류가 있다. 예를 들어 그 중에서도 분자가 영향을 미치는 조직의 경우에는 신경독 및 심장독 등이 있을 수 있다.

대체적으로 외독소는 숙주의 면역 체계에 의해 항원으로 인식되지만 실제로는 매우 독성이 있다(예를 들면 병원성 클로스트리듐의 경우). 결국 이들은 면역 체계가 반응을 일으키기 전에 치명적으로 변할 수 있다.

보툴리눔 독소는 별개의 클로스트리디움 보툴리늄 유형에 의해 생성된다.

보툴리눔의 위험

치명적인 독약, 보툴리눔 독소 성형

보툴리눔은 존재하는 가장 치명적인 독이며 심지어는 인공으로 만들어낸 독보다도 훨씬 더 위험하다. 예를 들면 이 분자의 독성은 청산가리보다 6억배나 더 높다. 보툴리눔 독소 1g은 기니피그 백만 마리의 생명을 끝내기에 충분한 양이다.

이 독소의 규모는 대량 살상 무기로 선언되었다. 따라서 제네바 협정 및 화학 무기 협정에 의해 금지되었다. 이는 화학 무기 생산, 저장 및 사용을 금지하는 무기에 관한 국제 조약이며 북한, 이집트 및 남수단을 제외한 대다수의 국가가 여기에 동의했다(195 국가 중 192 국가가 동의함).

클로스트리디움 보툴리늄에는 7가지 유형이 있다. 전반적으로 이들은 혈청학적으로 모두 다르고 별개 유형의 보툴리눔을 생성한다 – A, B, C, D, E, F, G. C 및 D 유형은 하나 이상의 독소를 생성하는 유일한 유형이다. 가장 병원성이 있는 독소는 A, B, E 이다. 

이러한 외독소를 생성하는 유형만이 인간에게 보툴리눔 중독을 초래할 수 있다. 보툴리눔 중독은 이러한 물질에 의해 중독된 특정 식품을 섭취함으로써 발생하는 매우 드문 식품매개질병이다.

식품매개질병은 보툴린의 신경독 효과로 인한 근육 기능의 점진적인 상실을 수반한다. 물론 호흡 기능에 참여하는 근육에 이러한 영향을 미칠 경우에는 사망으로 이어질 수 있다.

비교적 얼마 전까지만 해도 이 질병의 사망률은 매우 높았다. 그러나 해독제가 발견된 이후에는 사망확률을 20%까지 줄일 수 있었다. 

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작용 메커니즘

보툴린

보툴린은 신경독 영향을 갖고 있다. 다시 말하자면 보툴린이 영향을 받은 사람의 신경계를 공격한다는 것이다. 이러한 맥락을 이해하려면 신경 세포가 어떻게 기능을 하는지, 신경 자극 전달이 어떻게 일어나는지를 기억해야 한다.

뉴런에는 두 가지 기능이 있다. 신경 자극으로 알려진 활동 전위의 전파와 기타 뉴런 또는 주효 세포로의 전달이다.

뉴런의 축삭돌기를 따라 활동 전위가 전파되는 것은 전기 현상이다. 또 다른 한편 하나의 뉴런에서 다른 뉴런 또는 주효 세포로의 신경 자극 전달은 특정 수용체와 상호 작용을 하는 특정 신경전달물질의 방출에 의해 결정된다. 

특정 약물은 신경 자극 전달에 의해 방출되는 신경전달물질의 양을 바꿀 수 있다. 예를 들면 이는 보툴리눔 독소로 인해 우리가 사랑에 빠졌을 때도 발생한다. 신경 자극을 근육에 전달하는 역할을 담당하는 효과기 뉴런이 이 독소에 가장 먼저 공격을 당한다.

보툴린은 콜린 신경 종말에 자신의 영향을 행사한다. 따라서 근육 수축을 가능하게 하는 중요한 송신기인 아세틸콜린의 방출을 방해한다. 이로 인해 영향을 받은 근육은 완전히 사용할 수 없게 된다.

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보툴리눔 독소의 의학적 중요성

치명적인 독약, 보툴리눔 독소

보툴리눔 독소는 인간에게 많은 손상을 줄 수 있다. 그러나 20년 전쯤 연구원들이 극소량의 보툴리눔 독소가 매우 강력한 치료력을 제공한다는 점을 발견했다. 실제로 이는 만성 및 원치 않는 근육 수축이 특징인 경련을 치료하는데 있어서 매우 유용하다.

영향을 받는 근육이 있는 부위에 소량의 보툴리눔 독소를 투여하면 이 문제는 거의 완벽하게 치료될 수 있다. 그렇지만 이러한 근육 수축 뿐만 아니라 다른 질병에도 사용할 수 있다. 더 전위적인 의사들은 이 독소가 사시, 요실금 및 편두통 치료에도 유용하다는 것을 발견했다. 

실제로 이 독소는 미적 분야에서는 엄청나게 인기가 있다. 우리에게 친숙한 단어인 보톡스는 A 형 보툴리눔 독소의 상품명에 불과하다. 주름이 생기는 부위에 가장 적은 양의 보툴린을 투여하면 몇 개월간 주름을 줄이는 능력으로 인해 보톡스는 매우 인기가 있다.