벤조[α]피렌 (Benzo[a]pyrene)
벤조[α]피렌 (Benzo[a]pyrene) 00 요약 벤조[a]피렌은 탄화수소, 석탄, 나무 등이 불완전 연소될 때 발생되는 다환방향족탄화수소류(PAHs)를 대표하는 물질이 다. 벤조[a]피렌은 먼지 또는 에어로졸 형태로 흡입하거나 피부를 통해서 체내로 들어올 수 있다. 강한 발암성으로 인해 단기간의 돌연변이원성이나 발암성의 시험의 양성 대조군으로 사용되며, 국제암연구소에서 사람에게 암을 일으킬 수 있 는 물질로 분류하고 있다. 동물실험에서 폐종양과 피부암 발생이 관찰되었으며 피부와 눈에 자극성을 일으키며 알레르 기성 피부반응을 일으킬 수 있다. 담배잎 연소시 발생되며, 캐나다, 호주 등 선진국의 담배로 인한 발암 물질 순위 11위이 며, 세계보건기구에서는 담배 함유 유해 9대 물질 중 하나로 지정하고 있다. * 용도 단기간의 돌연변이원성이나 발암성의 양성 대조군으로 사용된다 * 독성요약 벤조[a]피렌은 실험동물, 인체 조직과 인체 내에서 돌연변이원성과 발암효과를 나타낸다. 피부에 오랜 동안 노출하면 홍 반, 색소화, 낙설 현상이 나타나며, 사마귀가 생기기도 한다. 실험동물에 장기간 노출하면 재생불량성 빈혈, 범혈구감소증 등으로 인해 사망하기도 했다. GHS 유해성 위험성 분류상 발암성 항목 구분1A(암을 일으킬 수 있음)에 해당되는 물질이 다. * 담배 관련 정보 벤조[α]피렌은 일반 담배보다 약초담배(금연초)에 함량이 더 높다는 보고가 있으며, 만성적으로 노출시 따끔거림, 만성 기 침, 기관지염, 기관지계 암 등이 발생할 수 있다. 필터 없는 담배 1개비 기준으로 주류연 내 함유 농도는 8.5-17.6μg, 부류 연 내 함유 농도는 40-70, 부류연/주류연 (비)는 2.5-20이다. 또한 실내흡연 시 함유 농도는 3.3-23.4ng이다. * 주의사항 벤조[a]피렌을 흡입했을 시 신선한 곳으로 이동한다. 피부에 노출되었을 시 피부 자극이나 화상이 발생할 수 있기 때문에 주의하도록 한다. 01 물질정보 물질명 Benzo[a]pyrene 분자식 C20-H12 분자량 252.32 일반명 벤조[α]피렌 CAS No. 50-32-8 독성물질등록번호 DJ3675000 유럽연합번호 200-028-5 CCRIS번호 76 유전자독성번호 22 발암성번호 1.1 상품명 02 용도 Benzo(a)pyrene은 유기물질의 불완전 연소 과정이나 화학적 변화에서 발생하는 부산물이다 (Harbison, 1998, Raffle, 1994). Benzo(a)pyrene은 단기간의 돌연변이원성이나 발암성의 양성 대조군으로 사용된다 (RTECS, 2000). 03 동력학 및 대사정보 3.1 흡수 벤조(a)피렌은 소장에서 빠르게 흡수되어 신체의 지질과 유방과 같은 지방 조직에 주로 분포한다. 랫드에게 1회 정맥 주 입하면 혈액과 간에서 빠른 속도로 사라지는데, 혈액에서는 5분 이내에, ?에서 소실되는데는 10분이 채 걸리지 않는다. 혈액과 간에서 아주 빠른 속도로 사라진 다음에는 6시간 이상 소요되어 소실 속도가 느려진다. 벤조(a)피렌이 혈액과 간 에서 빠르게 평형 상태에 돌입하고, 그 소실 속도가 빠른 이유는 조직의 대사와 분포 때문이다 (National Research Council, 1081). 3.2 분포 마우스와 랫드의 태반을 통과해서 이행된다 (IARC, 1983). 소장에서 빠르게 흡수되어 신체의 지질과 유방과 같은 지방 조 직에 주로 분포한다 (National Research Council, 1081). 3.3 대사 벤조(a)피렌은 대략 20 종류의 물질로 산화되며, 여러 형태의 결합물로 대사된다. 그 중 일부 대사산물이 돌연변이를 일으 키거나 세포 전환을 유발하며, 세포 거대분자와 결합한다. 하지만 7,8-diol-9,10-epoxide만이 가장 강력한 효과를 나타내는 유일한 발암유발물질로 알려져 있다 (IARC, 1983). 발암을 유발하는 다환 방향족 탄화수소[polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)]의 대명사인 benzo[a]pyrene의 대사과 정을 청둥오리[mallard]와 비오리[common merganser]의 두 오리 종에서 연구하였다. 오염 지역과 덜 오염된 지역에서 각 각 오리들을 모았다. 간 미세소체에서 benzo[a]pyrene이 대사되는 속도는 일반 지역에서 자란 오리들에 비해 오염 지역에 서 자란 오리들에서 현저하게 높았다. 시토크롬 P-450 1A1의 양도 오염 지역 오리들에서 뚜렷하게 높았다. 오염 지역 오 리들의 간 미세소체에는 benzo-ring dihydrodiols의 함유량이 많았고, benzo[a]pyren-phenols로 대사되는 벤조(a)피렌의 양도 더 많았다. 오리의 간 미세소체에서 만들어지는 BP-7,8-diol의 광학이성질체는 (-)R,R 타입이다(Honey S et al. 2000). 3.4 배설 햄스터에서는 배출 속도가 노출용량에 비의존적이었다 (Weyland EH, 1987). 랫드에게 [14C]-벤조(a)피렌을 정맥주입하면 7분 이내에 담즙을 통해 [14C]가 함유된 대사산물이 검출되었다 (The Chemical Society, 1972). Aroclor에 미리 노출시킨 랫드에서 밀도가 다른 모든 종류의 지단백질과 결합된 벤조(a)피렌의 배출은 대조군과 별 차이 가 없었다. 따라서 노출된 벤조(a)피렌의 60-80%와 노출된 벤조(a)피렌의 대사산물의 50-60%는 대조군이나 Aroclor에 노 출한 랫드에서 즉시 배출되지는 않았다. 이러한 벤조(a)피렌은 늦게 배출되는 발암유발원에 속한다 (Shu HP, 1983). 랫드 에게 정맥 주입하면 혈액과 간에서 빠른 속도로 사라지는데, 혈액에서는 5분 이내에, 간에서는 10분이 채 걸리지 않는다. 벤조(a)피렌과 데옥시리보뉴클레오티드deoxyribonucleotide 부가물의 반감기는 4.5일이며 총 DNA 부가물의 반감기는 5.5일이었다. 04 독성정보 4.1 급성독성 피부 노출은 발진이나 따끔거림을 유발할 수 있으며 이 증상은 태양빛에 대한 노출로 더 심해질 수 있다. 눈에 닿을 경우 따끔거림과 화끈거림이 나타날 수 있다. (Sittig, M, 2002) 4.2 만성독성(표적장기독성) 1) 호흡기계 독성 만성적으로 노출시 따끔거림, 만성 기침, 기관지염, 기관지계 암 등이 발생할 수 있다. (HSDB, Hazardous Substances Data Bank) 2) 면역독성 오랫동안 노출된 코크스爐 [coke oven] 회사의 근로자들은 IgG과 IgA의 작용이 현저하게 줄어들었다 (Szczeklik et al, 1994). 3) 눈, 귀, 피부 등 기타 독성 피부에 오랜 동안 노출하면 홍반, 색소화, 낙설 현상이 나타나며, 사마귀가 생기기도 한다. 실험동물에 장기간 노출하면 재생불량성 빈혈, 범혈구감소증 등의 혈액적 변화로 인해 사망하기도 했다. 마우스에서는 저 형성 빈혈이 나타나기도 했다 (Clayton & Clayton, 1994; Hathaway et al, 1996a). 4.3 생식독성/기형유발성 1) 기형유발성 돌연변이를 유발하며 발암 효과도 있다. 닭배아에 노출시키면 성장이 지연되며, 부종과 사지 이상 증세가 나타났다. 벤조(a)피렌은 그 물질 자체로서가 아니라 생체내에서 전환된 대사산물에 의해서 배태자 독성 효과를 나타낸다. 마우스에 서는 생존 태아에서 기형을 동반한 배자치사 현상이 높은 빈도로 발생했다. 기형적 변화로는 바깥뇌증[exencephaly], 복 벽 이상[ventral wall defects]과 단지증[phocomelia]이 있다. 벤조(a)피렌은 대사과정을 거치면서 마우스 배아의 착상전 단 계에서 이상을 유발하여 착상이 제대로 이루어지지 못하게 하는 효과를 나타낸다. 2) 임신 중 영향 랫드에게 0.1% 벤조(a)피렌을 먹이를 통해 공급하면 재흡수되거나 사산되기도 했지만 기형 현상이 뚜렷하게 증가하지는 않았다. 설치류에서 태반을 통과해서 전달되어, 모체에 노출하면 태아에서 부가물[adduct]로 형성되었다. 마우스와 래빗 에서 태반을 통과하는 양은 차이가 있었다. 기니피그에서도 모유수유를 통해서도 전달되며 태반을 통해서도 전달되어 흡 수되었다. 4.4 유전독성 및 변이원성 해당 자료 없음 4.5 발암성 4.5.1 발암성정보 1) 피부 마우스에서 벤조피렌을 피부 노출시킨 여러 연구 결과 악성 피부암이 발생하는 결과들을 볼 수 있었음 (IARC, 2005). 4.5.2 발암성 등급 분류 기관명 분류 IARC 국제암기구 1 인체에 발암성이 있음 (Carcinogenic to human) 인체 역학 연구 결과는 아직 없지만, 수많은 동물실험 결과와 이를 기반으 로 하는 작용기전을 통한 근거들로 인해 인체에 대한 발암성은 충분 한 생물학적 타당성이 있음. 동물 마우스에서 벤조피렌을 피부 노출시킨 여러 연구 결과 악성 피부암이 발생하는 등 동물 실험 결과 발암성의 충분한 근거가 있음. 근거 4.6 독성수치 종말점 동물종 투여경로 용량 독성효과 TCLo 랫드 흡입 266.7 ng/kg 뇌와 덮개 - 기타 퇴행성 변화, 감각 기관과 특수 기관(후각, 시각, 청각, 미각) -기타 변 화 TDLo 랫드 복강 40 mg/kg 간 - 담낭의 구조나 기능 변화, 기타 변화 TDLo 랫드 복강 100 mg/kg 모체 효과 - 난자형성, 난소, 나팔관 TDLo 랫드 복강 50 mg/kg 혈액 -(TP, 빌리루빈, 콜레스테롤 등의) 혈 청 성분의 변화, 생화학 - Dehydrogenases TDLo 랫드 기관내 12 mg/kg - 참고자료 TDLo 랫드 경구 25 mg/kg 뇌와 두개 - 기타 퇴행성 변화, 행동 - 운동 능력에 변화(specific assay), 혈액 - (TP, 빌 리루빈, 콜레스테롤 등의) 혈청 성분의 변 화 TDLo 랫드 경구 12.5 mg/kg 뇌와 두개 - 기타 퇴행성 변화, 행동 - 운동 능력에 변화, 생화학 - 선조체(striatum)의 도파민 TDLo 랫드 경구 25 mg/kg 감각 기관과 특수 기관(후각, 시각, 청각, 미각) -눈물, 행동 - 운동 능력에 변화, 고전 적 조건형성[classical conditioning]에 변화 TDLo 마우스 복강 80 mg/kg 모체 효과 - 난자형성, 난소, 나팔관 TDLo 마우스 복강 500 mg/kg 간 - 기타 변화, 생화학 - (dealkylation, hydroxylation 등의) 간 마이크로좀 의 옥시 다제 TDLo 마우스 복강 50 mg/kg 혈액- (언급되지 않은) 골수의 변화 TDLo 마우스 복강 30 mg/kg 폐, 흉부 또는 호흡- 기타 변화 TDLo 마우스 경구 7570 ug/kg 알러지 포함 면역 - 체액 면역 반응 감소 TDLo 마우스 경구 125 mg/kg 생화학 - 기타 oxidoreductases TDLo 마우스 경피 20 mg/kg/24H 생화학 - 기타 변화 TDLo 마우스 경피 4037.1 ug/kg 생화학 - (dealkylation, hydroxylation 등의) 간 마이크로좀 의 옥시다제● 생화학 - (산 화적 인산화 등의) 시토크롬 산화효소● 생 화학 - 여러 효소에 효과 LD50 랫드 피하 50 mg/kg 치사량 외 정보없음 05 응급치료정보 1) 경구 노출 대개 만성적으로 이루어지며, 갑작스레 섭취하는 일은 잘 없으므로 위장관 해독 방법은 알려져 있지 않다. 2) 흡입 노출 환자를 신선한 공기가 있는 곳으로 이동시킨다. 기침이나 호흡 곤란이 생기면 호흡기계 자극감, 기관지염 또는 폐렴을 진 단한다. 산소호흡을 실시하고 필요하다면 보조 환기를 사용한다. 베타2 효능 흡입약과 경구 또는 비경구 코르티코스테로 이드로 기관지 연축을 치료한다. 3) 안구 노출 다량의 실온의 물로 15분 이상 노출된 안구를 세척한다. 자극감, 통증, 붓기, 눈물흘림이나 눈부심이 지속되면 의사의 진 료를 받는다. 4) 피부 노출 오염된 의복과 장신구를 벗고 노출된 부위를 다량의 물로 씻어낸다. 자극감 또는 통증이 지속되면 의사의 검사를 받아야 할 필요가 있다. (References: Hazardous Substances Data Bank) 06 표준(관련규정) / GHS 정보 6.1 표준관련규정 해당자료 없음 6.2 GHS 정보 1) 유해성·위험성 분류 피부 부식성/피부 자극성 : 구분2 생식세포 변이원성 : 구분1B 발암성 : 구분1A 생식독성 : 구분1B 특정표적장기 독성(반복 노출) : 구분2 급성 수생환경 유해성 : 구분1 만성 수생환경 유해성 : 구분1 2) 예방조치문구를 포함한 경고표지 항목 (1) 그림문자 (2) 신호어 : 위험 (3) 유해·위험문구 H315 피부에 자극을 일으킴 H340 유전적인 결함을 일으킬 수 있음 H350 암을 일으킬 수 있음 H360 태아 또는 생식능력에 손상을 일으킬 수 있음 H400 수생생물에 매우 유독함 H410 장기적인 영향에 의해 수생생물에게 매우 유독함 07 물리화학적특성 색상 황색에서 황색-녹색-황색-갈색 냄새 페인트 방향성 향취 끓는점 310-312 ℃ at 10 mm Hg 어는점 녹는점 179-179.3 ℃ 증기압 5.49X10-9 mm Hg at 25 ℃ 밀도 1.351 비중 용해도 1. 벤젠, 톨루엔, 자일렌에 녹음; 알콜, 메탄올에 녹기 어려움 2. 에텔에 녹음 3. 수용성, 1.60X10-3 mg/l at 25 deg C 4. 클로르포름에 매우 잘 녹음 08 담배 관련성 8.1 발생원 담배 성분 첨가물 배출물 ○ (SGR, 2010) 8.2 함유 농도 주류연 8.5-17.6μg (SGR, 2010) 부류연 40-70 (SGR, 1989) 부류연/주류연 비 2.5-20 (SGR, 1989) 실내흡연 시 농도 3.3-23.4ng (SGR, 1989) 간접흡연 시 농도 - 필터 없는 담배 1개비 기준으로 주류연 내 함유 농도는 8.5-17.6μg (SGR, 2010), 부류연 내 함유 농도는 40-70 (SGR, 1989), 부류연/주류연 (비)는 2.5-20 이다 (SGR, 1989). 또한 실내흡연 시 함유 농도는 3.3-23.4ng 이다 (SGR, 1989). - 국제표준화기구/연방거래위원회(International Organization for Standardization, ISO/Federal Trade Commission, FTC)의 방법으로 측정 시, 벤조[a]피렌의 농도는 말보로 소프트 팩(Malboro KS F SP/US)에서 11.7ng/mg 니코틴, L&M 헤비 팩 (L&M KS F HP/EU)에서 12.9ng/mg 니코틴, L&M 라이트(L&M KS F Lt/EU)에서 12.8ng/mg 니코틴이다 (WHO, 2008). - 벤조[a]피렌 농도는 인터내셔널 브랜드(International brands) 담배에서 0.011μg/mg 니코틴, 캐나다 브랜드(Canadian brands) 담배에서 0.011μg/mg 니코틴이다 (WHO, 2008). - 국제표준화기구(International Organization for Standardization, ISO) 흡연 상태에서 측정 시, 말보로 라이트(Marlboro lights) 담배 1개비 당 벤조[a]피렌 함량 평균±표준오차(mean±SE) 값은 7.93±0.14ng이고, 말보로 울트라 라이트(Marlboro ultra lights)에는 5.34±0.06ng이 들어있다. 2R4F 담배에는 8.43±0.2ng, EHCSS 담배에는 0.19ng 미만의 벤조[a]피렌이 함 유되어 있다 (Werley et al., 2008). - 가공된 담배(processed tobacco) 1그램(gram)에 벤조[a]피렌이 0.1-90ng 들어있다 (SGR, 1989). 8.3 질환과의 관련성 (FDA, 2012) 암 호흡기질환 심혈관질환 생식, 발달 장애 중독 O - 수컷 햄스터 24그룹을 대상으로 한 실험연구에서, 벤조[a]피렌을 0, 2.2, 9.5, 46.5mg/㎥의 농도(동물 당 전체 평균농도는 0, 29, 127, 383mg과 같다)로 흡입 노출된 설치류는 평균 생존 시간이 96,4주였고, 46.5mg/㎥에 노출된 설치류는 59주, 9.5mg/㎥에 노출된 설치류 중 34.6%가 기도 종양이 나타났고, 26.9%는 상부 소화관 종양이 나타났다 (WHO, 2008). - 벤조[a]피렌은 다환방향족탄화수소(Poly Aromatic Hydrocarbons, PAHs) 군에 속하는 물질이다 (Kim, 2012). - 일반 담배보다 약초담배(금연초)에 벤조피렌 함량이 더 높다는 연구 보고가 있다 (Kim et al., 2012). - 만성적으로 노출 시 따끔거림, 만성 기침, 기관지염, 기관지계 암 등이 발생할 수 있다 (유해물질 데이터은행, 2012). - 뉴질랜드 정부에서는 담배 주류연(0.0099 μg/개비) 및 부류연(0.141 μg/개비)에서의 벤조[a]피렌 발생 농도를 측정하여, 70kg의 성인이 35년 동안 흡연 시 발생될 수 있는 발암 확률을 천만 명당 2.8명/개비/일로 추정하고 있다 (뉴질랜드 보건 부, 2000). * 본 담배 유해성분 DB 정보는 분야별 전문가들이 감수한 내용입니다. - 담배관련 정보(김일순 명예교수, 연세대 의과대학 겸 한국 금연운동협의회 명예회장) - 독성정보 (신윤용 교수, 이화여자대학교 약학대학) - 물성 정보 (조삼래 이사, 한국화학물질관리협회) - 응급치료 및 관련규정 정보(원종욱 교수, 연세대학교 의과대학) 09 참고문헌 ▶ Adler ID, Kliesch U, Kiefer F: Clastogenic effects of benzo[a]pyrene in postimplantation embryos with different genetic background. 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