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독물학

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목차

1. 개요

독물학은 유해 물질의 특성, 작용 기전, 검출, 치료 및 예방에 대한 학문 분야이다. 고대부터 식물과 동물의 독성에 대한 연구가 이루어졌으며, 디오스코리데스는 식물의 독성을 분류하려 시도했다. 파라켈수스는 용량에 따라 물질의 독성이 달라진다는 원리를 제시했다. 현대 독물학은 마티외 오르필라에 의해 시작되었으며, 급성 및 만성 독성, 특정 장기 및 세포에 대한 독성 등 다양한 종류의 독성을 연구한다. 독성 평가는 노출 경로와 용량에 따라 유해 효과를 식별하는 것을 목표로 하며, 시험관 내, 생체 내 실험 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이루어진다. 독물학 전문 직업으로는 독물학자가 있으며, 연구, 제품 안전성 평가, 컨설팅 등 다양한 역할을 수행한다.

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독물학
독성학
학문 분야생물학, 화학, 약학, 수의학, 공중 보건학
관련 학문환경 독성학
법독성학
임상 독성학
산업 독성학
식이 독성학
약물 독성학
분자 독성학
생태 독성학
관련 용어
독성 물질유해한 영향을 미치는 화학 물질 또는 화합물
용량-반응 관계독성 물질의 양과 생물학적 효과 간의 관계
독성유해한 영향을 미치는 독성 물질의 능력
노출독성 물질과 접촉하는 것
위험특정 상황에서 독성 물질에 노출되어 유해한 영향이 발생할 가능성
역사
기원1799년 경

2. 역사

마티외 오르필라의 석판화


독물학의 역사는 고대부터 현재에 이르고 있다. 고대에는 수스루타 삼히타의 ''칼파스타나''와 같이 식물과 동물 독에 대한 연구가 이루어졌고, 디오스코리데스는 식물을 독성에 따라 분류하려는 시도를 했다. 이븐 와흐쉬야는 독에 대한 책을 썼으며, 14세기에는 ''카겐드라 마니 다르파나''라는 작품에서 독성 식물에 대한 설명이 등장한다.

16세기 파라켈수스는 "복용량이 독을 만든다"라는 유명한 격언을 남기며 독물학 발전에 중요한 기여를 했다. 19세기 마티외 오르필라는 ''독물론''을 저술하여 현대 독물학의 아버지로 불리게 되었으며, 장 스타는 사람 조직에서 식물 독소를 분리하는 데 성공하여 법의학 분야에 중요한 발전을 가져왔다.

2. 1. 고대

수스루타 삼히타(Suśrutasaṃhitā)의 칼파스타나(Kalpasthāna)에서 발췌한 필사본, 네팔, 878 CE


식물과 동물 독에 대한 일반적인 연구, 분류, 인식 및 치료에 전념한 최초의 논문은 기원전 300년경 또는 기원전 4세기경부터 부분적으로 작성된 산스크리트어 저작인 수스루타 삼히타(Suśrutasaṃhitā)의 주요 부분 중 하나인 ''칼파스타나''(Kalpasthāna)이다.[4][5] ''칼파스타나''(Kalpasthāna)는 이후 많은 산스크리트 의학 저작에 영향을 미쳤으며 아랍어 및 기타 언어로 번역되어 동남아시아, 중동, 티베트, 그리고 결국 유럽에 영향을 미쳤다.[6][7]

디오스코리데스(Dioscorides)는 로마 황제 네로(Nero)의 궁정에서 활동한 그리스 의사로, 독성 및 치료 효과에 따라 식물을 분류하려는 초기 시도를 했다.[8] 10세기의 저자 이븐 와흐쉬야(Ibn Wahshiyya)의 저작으로 알려진 ''독물에 관한 책''(Book on Poisons)에는 다양한 독성 물질과 연금술(alchemy)을 사용하여 만들 수 있는 독약 조법이 설명되어 있다.[9] 14세기 칸나다(Kannada) 시 작품으로 자이나교 왕자 망가라사(Mangarasa)가 쓴 ''카겐드라 마니 다르파나''(Khagendra Mani Darpana)는 여러 가지 독성 식물을 설명하고 있다.[10]

그리스의 물리학자 디오스코리데스는 처음으로 식물의 독성과 치료에 미치는 영향에 따른 식물 분류를 시도하였다.[59] 이븐 와흐쉬이야(Ibn Wahshiya)는 9~10세기에 독에 대한 책(Book on Poisons)을 썼다.[60]

마티외 오르필라(Mathieu Joseph Bonaventure Orfila, 1787~1853)는 현대 독성학의 아버지로 불린다. 1813년 그의 서적 《독물논고》(''Traité des poisons'')에 치료에 대한 최초의 공식적인 기록이 남아있다.[61]

1850년에 장 스타스는 그의 동생이 니코틴에 중독되어 죽임을 당했다는 증거를 벨기에의 법정에서 제시하였다.[62]

2. 2. 근대

마티외 오르필라(Mathieu Joseph Bonaventure Orfila, 1787~1853)는 현대 독성학의 아버지로 불린다. 1813년 그의 서적 《독물논고》(''Traité des poisons'')에 치료에 대한 최초의 공식적인 기록이 남아있다.[61] 1850년에 장 스타스는 그의 동생이 니코틴에 중독되어 죽임을 당했다는 증거를 벨기에의 법정에서 제시하였다.[62]

16세기 스위스 의사 파라켈수스(Paracelsus)는 물질이 신체에 미치는 영향을 이해하려는 당시로서는 엄격한 접근 방식을 바탕으로 현대 독물학의 "아버지"로 여겨진다.[11] 그는 "모든 것은 독이며 독이 없는 것은 없다. 오직 용량만이 어떤 것을 독이 아니게 한다."라는 고전적인 독물학 격언을 남겼다. 이는 종종 "복용량이 독을 만든다(The dose makes the poison)" 또는 라틴어로 "Sola dosis facit venenum"으로 요약된다.[12]

1850년, 장 스타(Jean Stas)는 사람의 조직에서 식물 독소를 성공적으로 분리한 최초의 인물이 되었다. 이를 통해 그는 보카르메 살인 사건에서 니코틴(nicotine)이 독으로 사용된 것을 확인했으며, 벨기에 백작 이폴리트 비자르 드 보카르메(Hippolyte Visart de Bocarmé)가 처남을 살해한 혐의로 유죄 판결을 받는데 필요한 증거를 제공했다.[14]

3. 기본 원리

독성학의 기본 원리는 용량 상관성 또는 용량 의존성 개념이다. 이는 투여하는 양에 따라 독성의 강도나 종류가 달라지는 것을 의미한다. 일반적으로 특정 역치(문턱값) 이하에서는 독성이 나타나지 않지만, 그 이상에서는 용량이 증가할수록 독성이 강해진다. "어떤 물질이 독이 될지 약이 될지는 그것을 사용하는 양에 달려 있다"라는 말이 이를 잘 설명한다.

독성 평가는 물질의 유해 효과를 식별하는 것을 목표로 한다.[15] 유해 효과는 노출 경로(경구, 흡입, 경피)와 용량(노출 기간 및 농도)에 따라 달라진다.[16] 물질은 급성 및 만성 모델에서 테스트된다.[16]

화학적 독성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다:[12]

요인
용량
노출 경로
종
나이
성별
건강 상태
환경
개인적 특성



일반적으로 역치 이하의 용량에서는 독성이 나타나지 않는다고 알려져 있다. 하지만 발암 개시제와 같이 극미량으로도 발암 영향이 완전히 0이 되지 않는 예외적인 경우도 있다. 아세트아미노펜처럼 체내 대사를 통해 독성을 나타내는 물질도 있으며, 효소의 유전적 다양성에 따라 개체별 독성 차이가 발생할 수 있다. 또한, 다른 물질과의 상호작용으로 독성이 나타날 수도 있어, 독성학에서는 이러한 복합적인 요인들을 중요하게 다룬다.

3. 1. 용량-반응 관계

화학 물질의 독성은 용량에 따라 달라지는데, 이는 투여량에 비례하여 독성의 강도나 종류가 변하는 '용량 상관성' 또는 '용량 의존성(dose dependency영어)' 개념으로 설명된다. 일반적으로 특정 역치(문턱값) 이하의 용량에서는 독성이 나타나지 않지만, 이 역치를 초과하면 용량 증가에 따라 독성이 강해진다.[12] "어떤 물질이 독이 될지 약이 될지는 그것을 사용하는 양에 달려 있다"는 말처럼, 물질의 양은 독성과 효과를 결정하는 중요한 요소이다.

대부분의 화학 물질은 낮은 용량에서는 효과가 나타나지 않는 고전적인 용량-반응 곡선을 따른다.[12] 그러나 일부 물질은 소량 노출 시 오히려 긍정적인 효과를 보이는 '충분한 도전' 현상을 나타내기도 한다. 반면, 일부 화학 물질은 명확한 안전 노출 기준이 없어 특별한 주의가 필요하며, 체내에 축적되어 생물 농축을 일으키는 물질도 주의해야 한다.[12]

독성 용량은 생물체나 개체군에 미치는 영향 정도에 따라 다양한 척도로 표현된다.

  • LD50 (반수 치사량): 노출된 개체군의 50%를 죽이는 용량[12]
  • NOEL (무영향 관찰 수준): 영향을 나타내지 않는 가장 높은 용량
  • NOAEL (무유해영향관찰수준): 유해한 영향을 나타내지 않는 가장 높은 용량
  • PEL (허용 노출 한계): 미국 직업안전보건청(OSHA) 규정에 따른 최고 허용 농도
  • STEL (단기 노출 한계): 짧은 기간(일반적으로 15–30분) 동안 허용되는 최고 농도
  • TWA (시간 가중 평균): 지정된 기간(일반적으로 8시간) 동안의 평균 물질 농도
  • TTC (독성학적 우려 역치): 담배 연기 성분 등 낮은 수준의 오염 물질에 적용되는 개념[40]


발암 개시제와 같이 극미량으로도 발암 영향이 완전히 사라지지 않는다고 여겨지는 예외적인 경우도 있지만, 일반적으로는 역치 이하의 용량에서는 독성이 나타나지 않는 것으로 간주된다. 그러나 아세트아미노펜처럼 체내 대사 과정을 통해 독성을 나타내는 물질도 있으며, 효소의 유전적 다양성에 따라 개체별로 독성에 차이가 있을 수 있다. 또한, 다른 물질과의 상호작용에 의해 독성이 나타나는 경우도 있어, 독성학에서는 이러한 복합적인 요인들을 중요하게 고려해야 한다.

동물 실험에서는 실험 동물의 종에 따라 결과가 크게 달라질 수 있다. 독성 평가에서는 랫드 또는 토끼의 데이터를 우선적으로 사용하며, 데이터가 없는 경우 마우스나 기니피그의 데이터를 활용한다.[54]

다음 표는 종차의 예시를 보여준다.

급성 독성(경구)의 반수 치사량 LD50
실험 동물염기성 탄산 구리(녹청의 주성분)[56]아스피린[57]
랫드1350mg/kg200mg/kg
토끼159mg/kg1010mg/kg
마우스540mg/kg250mg/kg



위 표에서 볼 수 있듯이, 염기성 탄산 구리는 토끼에게, 아스피린은 랫드에게 가장 높은 독성을 나타내어 화학 물질에 대한 동물 종 간 감수성의 차이를 확인할 수 있다.

3. 2. 노출 경로

독성 평가의 목표는 물질의 유해 효과를 식별하는 것이다.[15] 유해 효과는 두 가지 주요 요인에 따라 달라지는데, i) 노출 경로 (경구, 흡입 또는 경피) 및 ii) 용량 (노출 기간 및 농도)이다. 용량을 알아보기 위해 물질은 급성 및 만성 모델 모두에서 테스트된다.[16]

화학적 독성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다.[12]

  • 용량: 대량의 단일 노출(급성)과 지속적인 소량의 노출(만성)이 모두 연구된다.
  • 노출 경로: 섭취, 흡입 또는 피부 흡수
  • 기타 요인

요인
종
나이
성별
건강 상태
환경
개인적 특성


3. 3. 기타 요인

화학적 독성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다.[12]

  • 용량: 대량의 단일 노출(급성)과 지속적인 소량의 노출(만성)이 모두 연구된다.
  • 노출 경로: 섭취, 흡입 또는 피부 흡수
  • 기타 요인
  • * 종
  • * 나이
  • * 성별
  • * 건강 상태
  • * 환경
  • * 개인적 특성


증거 기반 독성학 분야는 화학적, 물리적 또는 생물학적 물질이 살아있는 유기체와 환경에 미치는 유해한 영향, 그리고 이러한 영향의 예방 및 개선에 대한 연구인 독성학의 질문에 답하기 위해, 이용 가능한 과학적 증거를 투명하고, 일관되며, 객관적으로 평가하기 위해 노력한다.[17] 증거 기반 독성학은 과학 상태를 평가하는 현재 접근 방식의 한계에 대한 독성학 커뮤니티의 우려를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.[19][20] 여기에는 의사 결정의 투명성, 다양한 유형의 증거의 통합, 편견 및 신뢰성 평가와 관련된 우려가 포함된다.[21][22][23] 증거 기반 독성학은 증거 기반 실천을 향한 더 큰 움직임에 뿌리를 두고 있다.

독성학에서 기본이 되는 것은 '''용량 상관성''' 또는 '''용량 의존성'''의 개념이다. 이는 투여(복용)하는 양에 따라 독성의 강도 또는 종류가 달라지는 것을 의미한다. 구체적으로는, 어느 정도('''역치, 문턱값''') 이하의 용량에서는 독성이 나타나지 않으며, 또한 그보다 많은 용량에서는 용량이 증가할수록 독성이 강해진다.

흔히 "어떤 물질이 독이 될지 약이 될지는 그것을 사용하는 양에 달려 있다"라고 말한다. 또한, 존재량이 너무 적어도 악영향이 나타날 수도 있다.

보통은 역치 이하의 용량에서는 독성이 나타나지 않는 것으로 여겨진다. 다만, 발암 개시제는 이 역치가 요구되지 않으며, 즉 극미량으로도 발암 영향이 완전히 0이 되지 않는다고 생각된다 (이에 대해서는 옳지 않다는 보고도 있어 논란이 많지만, 발암 물질 규제의 입장에서는 일단 그렇게 여겨지고 있다).

또한 직접적으로가 아니라 간접적으로 독성을 나타내는 물질도 많다. 예를 들어 아세트아미노펜은 간의 효소 (시토크롬 P450 등)에 의해 대사되어 독성을 나타내지만, 효소에는 유전적인 다양성(다형성)이 있기 때문에 독성에 개체차가 나타나기도 한다. 더 나아가 어떤 물질이 효소의 활성을 유도하거나 반대로 저해하기 때문에, 다른 물질과의 조합에 따라 독성이 나타나는 경우도 있다. 이러한 점도 독성학의 중요한 문제이다.

3. 4. 증거 기반 독성학

증거 기반 독성학은 화학적, 물리적 또는 생물학적 물질이 살아있는 유기체와 환경에 미치는 유해한 영향, 그리고 이러한 영향의 예방 및 개선에 대한 연구인 독성학의 질문에 답하기 위해, 이용 가능한 과학적 증거를 투명하고, 일관되며, 객관적으로 평가하는 분야이다.[17] 증거 기반 독성학은 과학 상태를 평가하는 현재 접근 방식의 한계에 대한 독성학계의 우려를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.[19][20] 여기에는 의사 결정의 투명성, 다양한 유형의 증거 통합, 편견 및 신뢰성 평가와 관련된 우려가 포함된다.[21][22][23] 증거 기반 독성학은 증거 기반 실천을 향한 더 큰 움직임에 뿌리를 두고 있다.

4. 연구 및 시험 방법

독성 실험은 생체 내 실험(전체 동물을 사용), 시험관 내 실험(분리된 세포 또는 조직에 대한 테스트), 컴퓨터 시뮬레이션(컴퓨터 시뮬레이션)으로 수행될 수 있다.[24]

4. 1. 생체 내 (In vivo) 시험

독성 실험은 ''생체 내 실험''(전체 동물을 사용), ''시험관 내 실험''(분리된 세포 또는 조직에 대한 테스트), 또는 ''컴퓨터 시뮬레이션''(컴퓨터 시뮬레이션)으로 수행될 수 있다.[24]

독물학의 고전적인 실험 도구는 비인간 동물을 대상으로 한 실험이다.[12] 모델 유기체의 예로는 작은 포유류를 대체할 수 있는 ''꿀벌부채명나방''(Galleria mellonella), 하위 척추동물의 ''생체 내'' 독성학 연구를 가능하게 하는 제브라피쉬 (''Danio rerio'')[26][27], 그리고 ''예쁜꼬마선충''(Caenorhabditis elegans)이 있다.[28] 2014년 현재, 이러한 동물 실험은 다른 방법으로는 얻을 수 없는, 물질이 살아있는 유기체에서 어떻게 작용하는지에 대한 정보를 제공한다.[29] 독성학 실험에 비인간 동물을 사용하는 것에 대해 일부 단체는 동물 복지를 이유로 반대하며, 유럽 연합(EU)에서 화장품 실험과 같이 특정 상황에서 제한되거나 금지되어 있다.[30]

4. 2. 생체 외 (In vitro) 시험

생체 내 실험이 아닌, 분리된 세포 또는 조직에 대한 테스트를 ''생체 외 실험''이라고 한다.[24] 1950년대 후반부터 독성학 분야는 3R 원칙에 따라 동물 실험을 줄이거나 없애려고 노력해 왔다.[32][33] 3R은 동물 실험 횟수를 최소한으로 줄이고(Reduction), 고통을 덜 주는 방향으로 실험을 개선하며(Refinement), 가능하다면 다른 유형의 실험으로 ''생체 내'' 실험을 대체하거나 더 단순한 형태의 생명체를 사용하는 것(Replacement)을 의미한다.

컴퓨터 모델링은 대체 생체 외 독성학 시험 방법의 한 예이다.[35] 화학 물질과 단백질의 컴퓨터 모델을 사용하여 구조-활성 관계를 파악하고, 특정 단백질에 결합하여 간섭할 가능성이 있는 화학 구조를 식별할 수 있다.[35]

2007년 미국 미국 국립 과학 아카데미는 독성 시험을 동물 실험에서 인체 유래 세포 등을 사용한 ''생체 외'' 방법으로 전환할 것을 제안하는 보고서를 발표했다.[36] 미국 환경 보호국은 ToxCast 프로그램에서 ''in silico'' 모델링과 인간 만능 줄기 세포 기반 분석을 통해 화학 물질의 ''생체 내'' 발달 독성을 예측하는 연구를 진행했다.[38]

4. 3. 컴퓨터 시뮬레이션 (In silico)

독성 실험은 생체 내 실험(전체 동물을 사용), 시험관 내 실험(분리된 세포 또는 조직에 대한 테스트) 외에 컴퓨터 시뮬레이션(컴퓨터 시뮬레이션)으로도 수행될 수 있다.[24]

5. 독성의 종류

독성은 크게 일반 독성과 특수 독성으로 분류된다.[1]


  • '''일반 독성''': 명확한 형태로 나타나는 독성으로, 일상적으로 '독성'이라고 하면 이것을 가리킨다.
  • '''특수 독성''': 자극성, 면역 독성, 발암성, 변이원성, 기형성, 생식 독성, 광독성, 지연성 신경 독성 등을 포함한다.

5. 1. 일반 독성

일반 독성은 명확한 형태로 나타나는 독성으로, 일상적으로 독성이라고 하는 것은 이것이다. 일반 독성은 다음과 같이 나눌 수 있다.[1]

  • '''급성 독성''': 투여 직후부터 수일 이내에 발현하는 독성이다. 급성 독성의 강도를 측정하는 척도로 사용되는 것은 '''반수 치사량 (LD50)''', 또는 '''반수 치사 농도 (LC50, 흡입 독성의 경우)'''이다. 이는 동일한 양을 투여받은 개체 중 절반이 사망에 이르는 용량(농도)이다. 단위로는 보통 mg/kg (체중 1kg당 투여 mg) 또는 mg/m3 또는 ppm (흡입 독성의 경우, 흡입 가스 중 농도)을 사용한다. 독물 및 극물 취체법에 따른 독극물 등은 LD50을 기준으로 지정되어 있다. 투여 경로로는 경구, 경피 (피부에서 흡수되는 경우), 흡입, 각종 주사 (의약품) 등이 있다. 투여 후 3~4주 이내에 발현되는 독성은 지연성 급성 독성이라고 한다.
  • '''만성 독성''': 반년에서 1년 정도의 장기간에 걸쳐 연속 또는 반복 투여함으로써 발현하는 독성이다. 1~3개월 정도에 발현하는 독성을 아급성(또는 아만성) 독성이라고 한다.


특정 장기 · 조직에 기능 이상 또는 병변이 나타나는 경우에는 해당 장기 · 조직의 이름을 붙여 "심장 독성", "간 독성", "신경 독성" 등으로 칭한다. 또한 체내의 세포 (또는 배양 세포)에 대한 독성 (세포 구조의 파괴, 세포 사멸, 증식 억제 등)을 "세포 독성"이라고 한다.[1]

5. 2. 특수 독성


  • '''자극성''': 피부나 점막 등에 투여된 물질에 의해 염증이 유발되는 것을 말한다. 물질 자체에 의해 발생하는 급성적 영향을 '''1차 자극성'''이라고 하며, 물질에 의해 특이적으로 알레르기 반응이 일어나는 경우를 '''감작성'''이라고 한다. 또한 강산·강알칼리 등과 같이 피부나 점막 자체가 파괴되는 경우는 '''부식성'''이라고 한다.
  • '''면역 독성''': 면역 기능의 억제나 알레르기 반응의 항진 등을 말하며, 감작성을 포함하는 경우도 있다.
  • '''발암성''': 암의 원인이 되는 성질을 말한다.
  • '''변이원성''' (유전 독성): 유전자 또는 염색체의 이상을 일으키는 성질을 말한다. 변이원성은 일반적으로 역치가 없다고 생각되며, 변이원은 암 개시제가 될 수도 있다.
  • '''기형성''' (발생 독성): 수정, 수태와 관련된 태아의 발달(발생)에 대한 악영향을 말하며, 태아에게 기형을 일으키는 성질을 의미한다.
  • '''생식 독성''': 생식에 대한 영향을 말하며, 수정, 수태, 출산 시 등의 모체의 생식 능력 또는 웅성의 생식 능력에 대한 악영향을 의미한다. 예를 들어 내분비 교란 물질 (소위 환경 호르몬 등)에 의한 불임 등의 영향이 있다.
  • '''광독성''': 투여 후 빛을 받았을 경우, 투여 물질이 반응하여 피부에 영향이 나타나는 것을 말한다. 투여 물질 자체에 의한 급성적 영향과 감작성에 의한 것이 있다.
  • '''지연성 신경 독성''': 말초 신경에 대한 지연성의 독성을 말한다.

5. 3. 영향을 받는 장기

특정 장기나 조직에 기능 이상 또는 병변이 나타나는 경우에는 해당 장기 · 조직의 이름을 붙여 "심장 독성", "간 독성", "신경 독성" 등으로 칭한다. 또한 체내의 세포 (또는 배양 세포)에 대한 독성 (세포 구조의 파괴, 세포 사멸, 증식 억제 등)을 "세포 독성"이라고 한다.

장기영향
눈메탄올 등
귀(청력)브롬산염 등
근육신경 가스, 근이완제 등
심장디기탈리스 등, 또한 근육에 영향을 주는 독은 심근에도 영향을 준다.
간독을 분해하는 장기이므로 대부분의 독
뼈카드뮴 (만성) 등
생식기
모발탈륨
폐포스겐 등의 유독 가스(흡입), 파라쿼트(내복)


6. 독성 시험

독성 시험에는 여러 가지 방법이 사용된다. 시험 결과에서 유해한 영향이 나타나는 가장 낮은 용량을 '''최소 독성량'''(Lowest Observed Adverse Effect Level, LOAEL), 유해하지 않은 영향을 포함하는 경우에는 최소 영향량(Lowest Observed Effect Level, LOEL)을 사용한다. 실제 위험성 평가에서는 유해 영향이 생기지 않는 최대 투여량을 안전한 용량의 기준으로 삼는데, 이를 '''최대 무독성량'''(No Observed Adverse Effect Level, NOAEL), 유해하지 않은 영향을 포함한 경우에는 무영향량(No Observed Effect Level, NOEL)을 사용한다.

동물 실험에서 얻어진 최대 무독성량 A를 안전 계수(또는 불확실성 계수)로 나누어, 사람에게는 A를 안전계수로 나눈 값의 용량이라면 독성의 위험은 없다고 판단한다. 일반적으로 안전 계수는 100을 사용하지만, 불확실성이 크거나 독성이 심각한 경우(최기형성, 발생 신경 독성 등)에는 300~1000과 같은 수치를 사용하기도 한다.

안전 계수는 경험적인 값이기 때문에 위험성이 실제보다 높게 추정될 수 있으며, 유용한 물질이나 제품을 잃을 수 있다는 우려가 있다.[53]

6. 1. 독성 시험 결과 해석

독성 시험 결과에서 유해한 영향이 나타나는 가장 낮은 용량을 '''최소 독성량'''(Lowest Observed Adverse Effect Level, LOAEL)이라고 한다. 유해하지 않은 영향을 포함하는 경우에는 최소 영향량(Lowest Observed Effect Level, LOEL)을 사용한다. 실제 위험성 평가에서는 유해한 영향이 나타나지 않는 최대 투여량을 안전한 용량의 기준으로 삼는데, 이를 '''최대 무독성량'''(No Observed Adverse Effect Level, NOAEL)이라고 한다. 유해하지 않은 영향을 포함하는 경우에는 무영향량(No Observed Effect Level, NOEL)을 사용한다.

독성 시험에는 원칙적으로 동물(생쥐, 쥐, 토끼, 개 등)을 사용하지만, 동물의 독성이 사람의 독성과 같다고 할 수는 없으며, 개체 차이도 무시할 수 없다. 따라서 동물 실험에서 얻어진 최대 무독성량 A를 경험적인 안전 계수(또는 불확실성 계수. 100, 또는 불확실성이 크거나 독성의 최종 지점이 심각한 경우(최기형성, 발생 신경 독성 등)에는 300~1000)로 나누어, 사람에게는 A/100 또는 A/300~A/1000 용량이라면 독성 위험이 없다고 판단한다.

사용되는 안전 계수에 대한 이유는 시도되고 있지만, 이는 경험적인 값이다. 그렇기 때문에 위험성이 실제보다 훨씬 높게 추정될 가능성이 있으며, 유용한 물질이나 제품을 잃을 수 있다는 우려가 있다.[53]

6. 2. 동물 실험의 종차

독성 시험에는 원칙적으로 동물(생쥐, 쥐, 토끼, 개 등)을 사용하지만, 이에 대한 독성이 사람에 대한 독성과 같다고는 할 수 없으며, 더욱이 개체차도 부정할 수 없다.[53] 동물 실험의 경우 실험 동물의 종류에 따라 실험 결과가 크게 달라지는 경우가 있으며, 독성 평가에서는 랫드 또는 토끼의 데이터가 마우스나 기니피그의 데이터보다 우선시된다.[54] 랫드와 토끼의 데이터가 모두 있는 경우에는 지침의 계산식에 따라 환산하여 낮은(독성이 강한) 쪽의 수치를 사용한다.[55] 랫드와 토끼 데이터가 모두 없는 경우에는 마우스 또는 기니피그 혹은 두 데이터가 모두 사용된다.

설치류 및 토끼 이외의 데이터는 분류에는 채용하지 않는다고 규정되어 있지만, 참고 정보로 기재된다.[54]

'''종차의 예'''

급성 독성(경구)의 반수 치사량 LD50
실험 동물염기성 탄산 구리(녹청의 주성분)[56]아스피린[57]
랫드1350mg/kg200mg/kg
토끼159mg/kg1010mg/kg
마우스540mg/kg250mg/kg



이와 같이 염기성 탄산 구리에서는 토끼에 대한 독성이 가장 높고, 아스피린에서는 랫드에 대한 독성이 가장 높아, 화학 물질에 대한 각 동물 종의 감수성의 차이를 보인다.

7. 관련 분야

일반적으로 독물학은 사람 또는 가축을 대상으로 한다. 야생 생물을 대상으로 하는 '''생태독성학'''은 별개의 분야로 다루는 경우가 많다. '''환경독성학'''은 생태독성학과 같은 의미로 사용되기도 하지만, "환경 중의 유해 물질에 의한 독성의 과학"이라는 의미로도 사용된다.

대상 생물의 이름을 붙여 "식물독성학", "어독성"과 같은 용어도 사용된다. 특정 대상 생물에만 독성이 나타나는 것을 "선택독성"이라고 한다. 예를 들어 항생 물질은 병원균에만, 살충제는 대상 해충에만 선택적으로 독성을 발휘하는 것이 바람직하다.

병원체의 병원성 강도를 "독성"이라고 부르기도 하지만, 이는 일반적인 독성학의 범위에 포함되지 않는다(병원체가 생성하는 독소 자체는 다룬다).

독물학과 거의 같은 의미로 '''독성학'''이라고도 한다. 유독 물질(독성이 강한 물질)의 종류나 성질에 중점을 두는 경우에는 '''독물학''', 치료법 등 임상 의학적 연구에 중점을 두는 경우에는 '''중독학'''(중독 참조)이라고 한다.

그 외 관련 분야로는 병리학의 한 분야인 '''독성 병리학''', 법의학의 한 분야인 '''법의 독성학''', 독성 물질의 체내 동태(흡수, 이동, 대사, 배출)를 밝히는 '''토시코키네틱스(독물 동태학)''' 등이 있다. 최근에는 유전자의 다형성과 발현 차이와 독성의 관계를 연구하는 '''토시코게노믹스'''(게노믹스 참조)가 주목받고 있다.

8. 독성학 전문 직업

독물학자는 독액과 독소의 증상, 기전, 치료 및 검출에 특화된 과학자 또는 의료진을 말하며, 특히 사람의 중독을 전문으로 연구한다.

8. 1. 독성학자

독물학자는 독액과 독소의 증상, 기전, 치료 및 검출에 특화된 과학자 또는 의료진을 말하며, 특히 사람의 중독을 전문으로 연구한다.

8. 1. 1. 자격 요건

독물학자로 일하려면 독물학 또는 생물학, 화학, 약리학 또는 생화학과 같은 관련 학위를 취득해야 한다.[51] 독물학 학사 학위 과정은 독소의 화학적 구성과 생화학, 생리학 및 생태학에 미치는 영향을 다룬다. 기본적인 생명 과학 과정을 이수한 후, 학생들은 일반적으로 실험에 등록하여 연구 및 기타 연구에 독물학 원리를 적용한다. 고급 학생들은 제약 산업이나 법 집행과 같이 독물학적 방법을 업무에 적용하는 특정 분야를 탐구한다. 독성학회(SOT)는 독물학 학사 학위를 제공하지 않는 고등 교육 기관의 학부생이 생물학 또는 화학 학위를 취득하는 것을 고려할 것을 권장한다. 또한 SOT는 독물학을 지망하는 사람들이 통계 및 수학 과정을 수강하고, 실험 과정, 학생 연구 프로젝트 및 인턴십을 통해 실험 경험을 쌓을 것을 권고한다. 미국의 의학 독물학자가 되려면 응급 의학, 소아과 또는 내과와 같은 레지던트 훈련을 마치고, 의학 독물학 펠로우십을 거쳐 미국 의학 독물학 대학(ACMT)의 인증을 받아야 한다.

8. 1. 2. 역할

독물학자는 학계, 비영리 단체, 산업 분야에서의 연구, 제품 안전성 평가, 컨설팅, 공공 서비스 및 법적 규제 등 다양한 업무를 수행한다. 독물학자는 화학 물질의 영향을 연구하고 평가하기 위해 신중하게 설계된 연구와 실험을 수행한다. 이러한 실험은 해를 끼칠 수 있는 특정 화학 물질의 양과 특정 화학 물질이 포함된 제품을 사용하거나 가까이 있을 때의 잠재적 위험을 식별하는 데 도움이 된다. 연구 프로젝트는 독성 오염 물질이 환경에 미치는 영향 평가에서부터 제약 약물 내 화학 화합물에 대한 인간 면역 체계의 반응 평가에 이르기까지 다양하다. 독물학자의 기본적인 임무는 화학 물질이 유기체와 주변 환경에 미치는 영향을 파악하는 것이지만, 구체적인 업무는 산업 및 고용 형태에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 법의학 독물학자는 범죄 현장에서 독성 물질을 찾을 수 있으며, 수생 독물학자는 수역의 독성 수준을 분석할 수 있다.

8. 1. 3. 보수

독성학 관련 직업의 연봉은 학력 수준, 전문 분야, 경력 등 여러 요인에 따라 달라진다. 미국 노동 통계청(BLS)은 독성학자를 포함하는 생물 과학자 직업이 2008년에서 2018년 사이에 21% 증가할 것으로 예상했다. BLS는 이러한 증가는 생명공학 분야의 연구 개발 성장과 생물 과학 분야의 기초 및 의학 연구 예산 증가에 기인할 수 있다고 언급했다.[52]

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