흡연으로 야기되는 모든 질환 중 가장 심각한 것은 암이다. 믿기 힘들겠지만 실제로 우리나라에서 연간 암으로 타계하는 전체 사망자의 삼분의 일이 담배로 인해 생기는 암 때문이다. 흡연은 구강암이나 폐암뿐만 아니라 자궁경부암, 방광암, 위암, 난소암, 후두암, 췌장암, 식도암 등을 비롯한 모든 암종의 발생비율을 몇 배에서부터 몇 십 배에 이르기까지 크게 높인다.
한 조사에 따르면 구강암 환자의 75%가 하루 2갑 이상 20년 이상 담배를 피운 것으로 나타나기도 했다. 흡연이 구강암의 가장 큰 원인이라는 것은 흔히 아는 사실이지만 실제로 흡연자가 구강암에 걸릴 확률은 비흡연자에 비해 무려 6배 이상 18배까지 높게 나타난 통계보고가 있다. 흡연자가 폐암으로 사망할 확률은 담배를 전혀 피우지 않는 사람보다 남자는 22배나 높고 여자는 12배가 높다.
신생물(neoplasm)이나 종양(tumor)은 정상세포가 어떤 자극을 받아 유전자의 형질이 바뀌어 세포의 모양과 기능이 변하고 이러한 변형세포가 자율적으로 무절제한 증식을 하여 생기는 것으로, 인체의 항상성 유지를 방해하는 요인이 되어 조직이나 기관의 기능을 상실하게 한다.
종양은 일반적으로 숙주의 생명에 위험을 초래하지 않는 양성종양(benign tumor)과 숙주의 생명을 위협하는 악성종양(malignant tumor)으로 구분한다. 양성종양은 증식되는 범위가 한정적인 것이 대부분이며 증식이 일어나더라도 주변조직을 파괴하지는 않는다.
악성종양은 양성종양과 비교할 때 조직학적으로 세포가 미분화되었거나 미성숙한 세포로 이루어지며 주위의 조직세포 사이에 침윤하여 계속 증식한다. 또 종양의 발육이 빠르고 다른 조직이나 장기에 전이되기 쉬우며 증식되는 양상이 파괴적이고 전신적인 영향이 강하기 때문에 진행되면 장기의 형태와 기능이 손상되고 종국에는 생명까지 위협받게 된다.
일반적으로 악성상피종양을 암종(carcinoma)이라고 부르며, 결합조직이나 근조직 등의 비 상피성종양은 육종(sarcoma)이라고 부른다. 보통 암은 세포분열과 세포사멸의 정상적인 과정이 불충분한 유전자 변이가 일어난 것으로 원인세포에서 비가역적인 변화가 있을 때 발생한다. 일단 암이 발생되면 조직에서 새롭게 빠른 성장을 지속하기 위하여 부가적인 혈액의 공급이 필요해진다.
이때 나타나는 세포분열이나 세포사멸, 그리고 새로운 혈관형성을 조절하는 유전자와 단백질의 확인은 암 발생 전에 악성질환으로의 전환을 암시하는 진단도구로 암조직의 치료와 예후를 결정하는 데 중요한 지표로 활용된다.
일반적으로 조직의 기저세포는 분열속도가 빠르다. 이러한 기저세포들이 세포주기에서 비정상적으로 세포분열이 가속되는 것은 암 발생의 가능성을 예고하는 것으로써 점점 암으로 발전되어가는 특징 중의 하나이다.
이번 연재에서는 담배 속의 어떤 성분들이 어떠한 과정을 거치면서 정상세포를 암세포로 변환시키는지 알아보기로 한다.
1. 니코틴(Nicotine)에 의한 발암작용
니코틴은 담배연기의 미립자 물질을 구성하는 질소계염 형태로 피리딘 같은 냄새가 나는 유상(油狀)의 담황색 액체이다. 니코틴은 광학이성질체(光學異性質體)를 가지며, 천연품은 D형이다.
성상은 끓는점 247℃(일부 분해), 비중 1.0097이다. 실온에서는 상당한 휘발성을 지니며, 빛이나 공기와 접촉하면 쉽게 산화되어 갈색으로 변한다. 수용액은 약알칼리성을 보이고, 60℃ 이하 및 210℃ 이상에서는 물에 무제한으로 용해된다.
니코틴은 담배의 뿌리에서 합성되어 무기염과 마찬가지로 증산류(蒸散流)에 의해서 식물체를 상승하여 잎에 축적된다. 잎 속에서는 말산·시트르산으로 존재하며, 건조중량의 0.5∼0.8% 이상이 잎에 함유되어 있다. 피리딘고리와 피롤고리로 이루어져 있는데, 그 생합성(生合成) 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았으나, 피롤고리가 오르니틴에 유래한다는 설이 있다.
니코틴 유사물질로 노르니코틴·아나바신 등도 담배에 함유되어 있다. 니코틴은 담배 이외에도 토마토와 같은 가지 과의 식물과 엉거시과의 한련초, 속새과의 쇠뜨기, 석송과(石松科)에 속하는 2, 3종의 식물에도 함유되어 있다.
흡연중독은 니코틴에 의해 발생한다. 그러므로 니코틴중독이라고도 한다.
니코틴의 화학적 중독현상에 대해서는 잘 알려졌고 여러 연구를 통하여 확인되었는데 이에 따르면 생리적인 의존도가 중독과 관련되어 연쇄적으로 일어나는 증상에서 중요한 역할을 담당한다고 한다. 즉 생리적 의존현상이 심해지면 니코틴에 중독되어 있다는 것이다. 니코틴 중독현상이 심한사람은 담배를 피우지 않으면 금단증상이 나타나서 정상적인 생체기능에 혼란이 온다.
따라서 담배를 못 피우게 되면 혈중 니코틴의 농도가 떨어지면서 머리는 멍해지고 안절부절 못하고 화를 잘 내게 되는 등의 금단증상이 나타나게 된다. 그래서 흡연자들은 니코틴의 혈중농도를 어느 수준이상 유지함으로써 심리적 안정을 얻기 위해 일정한 간격으로 담배를 피우게 된다.
니코틴은 강한 독성(毒性)을 지녀 중추신경 및 말초신경을 흥분시키거나 마비시키며, 또 소장이나 대장의 혈관을 수축시키고 혈압상승을 촉진시킨다. 많은 양의 니코틴으로는 신경을 마비시킬 수 있으므로 여러 종류의 살충제에 포함되어 있다. 적은 양으로는 흥분 작용을 나타내는데 이 점이 흡연의 습관성에 크게 작용한다.
단 60mg의 니코틴만이라도 일시에 경구투여 되면 성인 대부분에게 치명적일 정도로 독성이 높다. 그러나 저용량을 지속적으로 투여하는 경우에 나타나는 만성적 전신독성은 낮은 편이어서 하루에 280mg의 니코틴까지도 급성증상 없이 흡수될 수 있다.
니코틴과 같은 유독성 알칼로이드는 접촉되는 부위에 국소적 자극을 주고 피부를 통해서도 급속히 흡수되며 급성독성이 매우 높아 대량투여 시 인간을 수분 내에 사망에 이르게 할 수 있다. 만성적으로 노출이 계속되면 니코틴은 발암물질로 작용한다. 니코틴에 의한 발암기전은 그림 2와 같이 나타낼 수 있다.
위 그림에서 보는 것처럼 담배를 피우면 니코틴(a)과 니트로사민(b)이 생성되는데 니코틴은
대사과정을 거치면서 별로 위해하지 않은 대사산물인 코티닌(c)으로 분해되어 소변으로 배설된다. 그러나 또 다른 변환체인 니트로사민(d)은 사이토크롬(Cytochrome) P4501A2 효소의 활성화(e)작용을 통해 발암인자로 작용, 다양한 형태의 암종을 유발시킨다.
이때 생성되는 니트로사민(NNK,NNN,NNA등의 종류가 있다)이 CYP4501A2효소의 촉매작용에 의해 Mutagenic form(Alpha-hydroxylated form of NNK)으로 변환됨으로써 직접적이고도 강력한 암 유발 인자가 된다.
2. 담배연기 중의 TCDD(다이옥신)에 의한 발암작용
타르(Tar)는 담배연기에 포함된 미립자가 농축된 흑갈색 물질로서 식으면 액체가 된다. 타르는 일반적으로 담배 진이라고 부르는 복합물질로 수천 종의 유독성 화학물질이 들어 있다.
담배가 우리 건강에 주는 해독의 대부분은 바로 이 타르 속에 포함되어 있는 각종 독성물질과 발암물질에 의한 것으로 A급 발암물질만 약 20여 종에 달한다. 타르는 그 자체로도 맹독성이 있어 적은 양으로도 작은 동물이나 곤충을 죽일 수 있기 때문에 예전에는 담배꽁초를 모아 화장실에 구더기가 스는 것을 막기 위해서도 사용하였고 산에서 뱀을 퇴치하는 데에도 이용되곤 했다.
담배의 독특한 맛은 바로 이 타르에서 오는 것이며 타르는 담배연기를 통하여 폐로 들어가 혈액으로 스며들어 우리 몸의 모든 세포와 대부분의 장기에 피해를 주기도 하고, 잇몸, 기관지 등에 직접 작용하여 표피세포 등을 파괴하거나 만성염증을 일으키기도 한다. 담배 한 개비를 피울 때 흡입되는 타르의 양은 대개 10mg 이내로 한 사람이 하루에 한 갑씩 담배를 피울 때 1년간 모이는 타르의 양은 보통 유리컵 하나에 꽉 찰 정도라고 알려져 있다.
이와 같이 타르는 담배연기의 성분 중 인체에 가장 해로운 성분이다. 타르는 마치 석탄의 타르와 같은 것으로 단일한 화학 물질이 아니라 수많은 입자 물질들의 혼합체이다. 타르가 흡입되면 혈액 속으로 녹아드는데 녹아들지 않은 것은 폐에 엉겨 붙는다. 그리하여 타르의 지속적인 침착으로 새까맣게 된 폐가 만성폐쇄성 폐질환(COPD)을 비롯하여 여러 가지 병을 일으키게 된다. 동물의 피부에다 계속 타르를 발라 주면 피부암이 생긴다는 실험결과만 보더라도 타르에 발암물질이 함유되어 있다는 것이 증명된다.
발암작용을 나타내는 타르의 성분 중 가장 중요한 것이 곧 aryl hydrocarbon, 즉 TCDD이다. TCDD(Tetra Chlorinated Dibenzo para Dioxin)는「폴리염화디벤조·파라(P)·다이옥신(PolyChlorinated Dibenzo para Dioxin; PCDD)과 폴리염화디벤조 퓨란(PolyChlorinated Dibenzo Furan; PCDF)」의 총칭으로 모두를 ‘다이옥신류’라고 한다.
Dioxin이라는 것은 2개의 벤젠고리가 2개의 산소로 결합되어 있는 TCDD의 구조 중 2개의 산소(Oxins)라는 의미다. 담배연기 속에는 다이옥신류에 속하는 발암물질이 40여 가지나 존재한다.
TCDD, 즉 aryl hydrocarbon은 가솔린과 디젤엔진의 배기가스, 용광로 가스, 구운 생선이나 육류, 낙농제품 등에도 존재한다. 이러한 요소들 중 특히 할로겐화된 화합물은 분해가 잘 안 되고 생물학적 반감기가 길어서(토양에서 10년, 인체 내에서 4~12년) 각종 질환을 일으키는 요인이 된다.
* 다음 호에 계속
