아플라톡신

아플라톡신이란 아스페르길루스 플라부스(Aspergillus flavus), 아스페르길루스 파라시티쿠스(Aspergillus parasiticus), 아스페르길루스 노미우스(Aspergillus nomius)와 같은 진균들에서 생산되는 독성 물질로써, 폴리케티드(polyketide)로부터 유래된 2차 대사산물이다. 앞서 언급된 진균들은 주로 밀, 호두와 옥수수 등의 경작물을 감염시켜 간독성, 기형 발생과 면역 독성 등의 합병증을 일으킨다.¹⁾ 음식을 오염시키는 마이코톡신(mycotoxin) 중에서 제일 흔한 종류이다.

아스페르길루스 플라부스(Aspergillus flavus)의 현미경 사진 (출처: RM C021_9507)

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20종류가 넘는 아플라톡신이 존재하며, 주된 아플라톡신의 종류는 B1, B2, G1과 호흡기, 점막 등을 통해 감염되는 G2타입이 있다. G2타입은 면역반응을 과도하게 일으키는 것으로 알려져 있다.²⁾ 독성은 B1타입이 제일 강하며, 다음으로는 G1, B2, G2순으로 강한 것으로 알려져 있다.¹⁾ M1타입과 M2타입은 아플라톡신 B1과 B2가 수산화(hydroxylation)되어 생성된 타입이다.

아플라톡신 B1 ()

아플라톡신은 오염된 음식 섭취에 의해서 감염되나 피부를 통과할 수 있는 것으로 알려져 있다. 주로 유제품이 M1타입의 아플라톡신에 많이 오염되어 있으며, 소화 기관을 통해 빠르게 흡수된다. 

아플라톡신은 간을 타깃으로 하여 작용하며, 초기 증상으로는 발열, 무기력증, 신경성 식욕 부진증 등을 일으키며 복통과 구토, 간염을 유발한다. 만성적인 독성은 면역력 저하와 암을 발생시키게 된다. B1타입의 아플라톡신은 NK세포에서 반염증성(anti-inflammatory) 사이토카인(cytokine)인 IL-4의 전사를 막으며, 전염증성(pro-inflammatory) 사이토카인인 IFN-gamma와 TNF-alpha의 전사를 촉진한다. 따라서 B1타입의 아플라톡신에 자주 노출되게 되면 사이토카인의 전사로 인한 면역 반응이 강화되게 된다.³⁾ 또한 B1타입의 아플라톡신은 수지상 세포(dendritic cell)의 항원 제시(antigen presentation)를 막는 것으로 알려져 있으며, 이는 B1타입의 아플라톡신이 가지는 면역독성의 기작 중 한 가지로 여겨진다.⁴⁾ 아플라톡신의 간 독성 및 암 발생 능력은 지질의 과산화와 DNA에 일으키는 산화 스트레스로 인한 손상 등으로 발생되는 것으로 알려져 있다. B1타입의 아플라톡신은 간에서 사이토크롬(cytochrome) P450으로 활성화 되고, 나아가 아플라톡신 B1-9, 9-epoxide로 전환되어 신장에 암을 유발시킨다. 

아플라톡신 B1의 작용 기작 (그림: 반용선/연세대)

또한 아플라톡신은 혈액-뇌 장벽을 통과하여 뇌세포의 미토콘드리아의 DNA에 이상을 발생시키고, 중추 신경계를 망가트릴 수 있다.⁵⁾

아플라톡신은 360 nm의 자외선에서 최고 흡수율을 지니며 B타입의 아플라톡신의 경우 425 nm의 파장에서 파란색의 형광을, G타입의 아플라톡신의 경우 540 nm에서 초록색의 형광을 띈다. 아플라톡신을 감지하기 위해 thin layer chromatography (TLC)가 주로 사용되며, HPLC, LC도 사용된다.⁶⁾ 아플라톡신 B1의 수산화된 타입의 아플라톡신 M1은 소변을 통해 체내 존재 유무를 구별할 수 있다. 주로 효소결합면역흡착검사(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)를 통해 존재를 판별할 수 있으며 소변 내에서 최소 0.2 ng/ml의 농도까지 감지해 낼 수 있다.⁷⁾

아플라톡신을 화학적으로 분해하여 제거하는 방법이 주로 사용되며, 염화(chlorination) 시키거나 산화(acidification) 또는 가수분해(hydrolysis)하여 제거한다. 더 나아가 아플라톡신을 들뜬 상태(excited state)로 유도해주어 다른 물질로 변환시키는 방법이 사용된다. 주로 감마선, 자외선, 열을 조사하여 아플라톡신을 분해하는 방법이 사용되고, 감염된 식재료의 종류에 따라 적절히 선택하여 사용한다.⁸⁾ 또한 독성이 없는 아스페르길루스 균주를 사용하여 옥수수에서의 아스페르길루스 플라부스의 감염을 경쟁적으로 저해하는 방법이 존재한다.⁹⁾

미토콘드리아(mitochondria), DNA(deoxyribonucleic acid), 진균; 곰팡이(fungi)

반용선/연세대학교

이충호/동국대학교

1. Kumar, P., Mahato, D.K., Kamle, M., Mohanta, T.K., and Kang, S.G. 2017. Aflatoxins: a global concern for food safety, human health and their management. Front. Microbiol. 7, 2170.
2. Boonen, J., Malysheva, S.V., Taevernier, L., Di Mavungu, J.D., De Saeger, S., and De Spiegeleer, B. 2012. Human skin penetration of selected model mycotoxins. Toxicology 301, 21-32.
3. Qian, G., Tang, L., Guo, X., Wang, F., Massey, M.E., Su, J., Guo, T.L., Williams, J.H., Phillips, T.D., and Wang, J.S. 2014. Aflatoxin B1 modulates the expression of phenotypic markers and cytokines by splenic lymphocytes of male F344 rats. J. Appl. Toxicol. 34, 241-249.
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5. Qureshi, H., Hamid, S.S., Ali, S.S., Anwar, J., Siddiqui, A.A., and Khan, N.A. 2015. Cytotoxic effects of aflatoxin B1 on human brain microvascular endothelial cells of the blood-brain barrier. Med. Mycol. 53, 409-416.
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9. Abbas, H.K., Zablotowicz, R.M., Bruns, H.A., and Abel, C.A. 2006. Biocontrol of aflatoxin in corn by inoculation with non-aflatoxigenic Aspergillus flavus isolates. Biocontrol Sci. Technol. 16, 437-449.