신장독소

신장독소(nephrotoxin)는 미생물이 생산하는 독소로써 신장을 주로 표적으로 독성 효과를 나타내는 세포독소(cytotoxin)이다. 이 세포독소는 신장을 공격하여 신장의 기능을 저해하는 미생물 병원성 인자이다.

목차

세포구성성분인 내독소(endotoxin)와 다르게 외독소(exotoxin)는 병원성 세균에 의해 세균 밖으로 배출되어 확산 가능한 단백질이다. 이 외독소는 세균이 숙주에 잘 부착할 수 있도록 돕거나, 숙주에의 침투(invasion)를 돕는다. 일단 외독소가 숙주에 유입되면 숙주세포를 파괴시키지 않고 생리적 변화만 초래하기도 하고(예, 콜레라 독소), 또는 숙주의 단백질합성을 저해하여 세포를 사멸시킨다(예, 디프테리아 독소). 이러한 외독소는 기능, 구조, 면역학적 성질, 분비기작 등이 다양하다.

외독소는 주로 동물세포에 작용하는 기작에 따라 아래와 같이 분류된다. 

세포막을 파괴하지 않고 영향을 주는 타입으로서 독소가 숙주의 표면 수용기(receptor)에 부착하고 막관통 신호(transmembrane signals)를 자극한다. 일반적인 항원에 비해 더 광범위하게 면역계를 활성화시키는 것으로 T 세포가 비특이적으로 과증식하도록 촉진하는 초항원(Superantigen; SAg) (예, Staphylococcus aureus가 생산하는 Toxic Shock Syndrome Toxin 1)이 여기에 속한다.  

세포막을 파괴하는 타입으로서 세포막을 구성하는 인지질을 파괴하여 세포막에 구멍을 만드는 독소이다. 레시티네이스(lecithinase)와 용혈소(hemolysin)가 여기에 속한다.  

세포 내에 독성을 가지는 성분이 삽입되어 세포 내 표적의 기능을 손상시키는 타입이다. 보통 A와 B 서브유닛(subunit)으로 구성되어 있어 'A-B 독소'라고도 부른다. A 서브유닛은 독성역할을 하고, B 서브유닛은 세포막에 존재하는 수용기(receptor)에 부착하는 기능을 한다. Clostridium botulinum의 보툴리늄 독소(botulinum toxin), Corynebacterium diphtheriae의 디프테리아 독소(diphtheria toxin), Vibrio cholera의 콜레라 독소(cholera toxin)가 여기에 속한다.

외독소는 표적부위에 따라 신경독소(neurotoxin), 장독소(enterotoxin), 세포독소(cytotoxin)로 분류되고, 이중 세포독소에는 신장독소(nephrotoxin), 간독소(hepatotoxin), 심장독소(cardiotoxin)가 있다.  

신경기능을 손상시키는 독소로서, Clostridium botulinum의 보툴리늄 독소(botulinum toxin), Clostridium tetani(파상풍균)의 테타너스 독소(tetanus toxin), Clostridium difficile의 B 독소(toxin B), Streptococcus pneumoniae의 뉴모라이신(pneumolysin) 등이 여기에 속한다. 

위장관 질환 증상(설사, 이질, 구토 등)을 일으키는 것으로, 이 증상들은 식품 내 식중독 세균이 생산한 장독소를 섭취하거나, 식중독 세균이 오염된 식품을 섭취했을 때 나타난다. 이렇게 독소에 의해 발생한 질환들은 수액을 통해 체내로부터 배출해야 치료효과를 볼 수 있다. 

특정 표적부위의 세포에 직접적인 독성효과를 보이는 독소로서, 표적부위에 따라 신장독소, 간독소, 심장독소로 나뉜다.  

신장독소는 알려진 독소가 많진 않고, 대부분이 곰팡이가 생산하는 독소인 마이코톡신(mycotoxin)이다.  

시트리닌은 많은 푸른곰팡이(Penicillium), 국균(Aspergillus)가 생산하는 곰팡이 독소이다. 이러한 곰팡이들은 식품가공시 사용되기도 하고, 치즈, 밀, 쌀, 옥수수, 간장 등 제조 시 사용된다. 그런데 이런 곰팡이들에 의해 생산되는 시트리닌은 신장기능에 독성효과를 보이므로 식품제조를 위한 곰팡이 첨가시 주의를 기울여야 한다.

시트리닌의 구조 (출처: )

Aspergillus versicolor에 의해 생산되는 독소로서 신장독소(nephrotoxin)일 뿐만 아니라 간독소(hepatotoxin)이기도 하다. 심지어는 발암물질이기도 하기에 이 곰팡이의 오염 또는 감염에 유의하여야 한다. 원래 이 곰팡이는 1903년에 Jean-Paul Vuillemin에 의해 처음 Sterigmatocystis versicolor라는 이름으로 보고되었는데, 1908년에 Carlo Tiraboschi에 의해 Aspergillus속으로 명명이 바뀌었다. 그래서 이런 원래의 속명으로부터 이 독소의 이름이 기인된 것이다. 

Aspergillus versicolor (James Scott이 2013년에 Rose Bengal Agar에서 자라는 이 곰팡이를 Nomarski Differential Interference Contrast Microscopy를 이용해 400배로 촬영한 사진)(출처: )

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최경희/원광대학교

하남출/서울대학교