피톨

1. 개요

피톨은 곤충의 화학적 방어, 영장류의 소화, 전사 조절, 생물지구화학적 표지자, 상업적 활용, 약리학적 특성 등 다양한 측면에서 연구되는 유기 화합물이다. 레프숨병 환자에게는 섭취를 제한해야 하는 물질이며, 향료 산업에서 사용되기도 한다. 피톨은 쥐에게 폐 출혈과 조직 괴사를 유발할 수 있으며, 다양한 생체 응용 가능성에 대한 연구가 진행되고 있다. 2020년에는 캐나다의 대마초 회사에서 피톨 함유 제품을 철수하는 논란이 있었다.

2. 인체병리학

피톨의 대사 이상과 관련된 인체 질병으로 레프숨병이 알려져 있다. 레프숨병은 피탄산이 체내 조직에 과도하게 축적되는 상염색체 열성 유전 질환이다. 인체는 음식물을 통해 섭취한 유리 피톨을 피탄산으로 전환할 수 있기 때문에, 레프숨병 환자는 피탄산뿐만 아니라 유리 피톨의 섭취도 제한해야 한다. 다양한 식품에 함유된 유리 피톨의 양에 대한 정보는 연구를 통해 알려져 있다.

2.1. 레프숨병

레프숨병은 피탄산이 조직에 많이 축적되는 상염색체 열성 유전 질환이다. 이 병은 다양한 조합의 말초 다발신경병증, 소뇌성운동실조증, 망막색소변성증, 후각소실, 청력손실 등의 증상으로 나타난다. 사람은 엽록소로부터 직접 피탄산을 얻을 수는 없지만, 음식물 속의 유리 피톨을 피탄산으로 전환할 수 있다. 따라서 레프숨병 환자들은 피탄산과 유리 피톨의 섭취를 엄격히 제한해야 한다. 다양한 식품에 함유된 유리 피톨의 양은 연구를 통해 알려져 있다.

3. 자연에서의 역할

피톨은 일부 곤충에게 화학적 방어 수단으로 사용되며, 인간을 제외한 다양한 영장류는 식물 물질의 후장 발효를 통해 상당량의 피톨을 얻을 수 있는 것으로 여겨진다.

3.1. 곤충의 화학적 방어

옻나무 벼룩잎벌레(Blepharida rhois^라틴어)와 같은 곤충은 먹이로 삼은 식물에서 얻은 피톨과 그 대사산물(예: 피탄산)을 포식자에 대한 화학적 방어 수단으로 사용하는 것으로 보고되었다.

3.2. 영장류의 소화

간접적인 증거에 따르면, 인간과 달리 다양한 영장류는 식물 물질의 후장 발효를 통해 상당한 양의 피톨을 얻을 수 있다.

4. 전사 조절인자

피톨 및 그 대사산물들은 전사인자로 작용하여 퍼옥시좀 증식 활성화 수용체 알파(PPAR-α)와 레티노이드 X 수용체(RXR) 등을 활성화시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 활성화 과정에는 대사산물인 피탄산과 프리스탄산이 자연 발생 리간드로서 관여하는 것으로 보인다. 실제로 쥐에게 피톨을 경구 투여했을 때 여러 기관에서 퍼옥시좀(과산화소체)의 대량 증식이 유도된다는 실험 결과도 보고되었다.

4.1. PPAR-α 활성화

피톨 및 그 대사산물들은 전사인자인 퍼옥시좀 증식 활성화 수용체 알파(PPAR-α)와 레티노이드 X 수용체(RXR)에 결합하여 이들을 활성화시키는 것으로 보고되었다. 대사산물인 피탄산과 프리스탄산은 자연적으로 생성되는 리간드이다. 쥐에게 피톨을 경구 투여하면 여러 기관에서 퍼옥시좀(과산화소체)의 대량 증식이 유도된다.

4.2. RXR 활성화

피톨 및 그 대사산물들은 전사인자로 퍼옥시좀 증식 활성화 수용체 알파(PPAR-α)와 레티노이드 X 수용체(RXR)에 결합하여 이들을 활성화시키는 것으로 보고되었다. 대사산물인 피탄산과 프리스탄산은 자연적으로 생성되는 리간드이다. 쥐에게 피톨을 경구 투여하면 여러 기관에서 퍼옥시좀의 대량 증식을 유도한다.

5. 생물지구화학적 표지자

피톨은 생물권에 존재하는 가장 풍부한 비고리형 아이소프레노이드 화합물일 가능성이 높으며, 그 분해 산물은 수생 환경에서 생물지구화학적 표지자로 사용되어 왔다.

6. 상업적 활용

(내용 없음)

6.1. 향료 산업

피톨은 향기 산업에서 사용되며, 화장품, 샴푸, 비누, 가정용 세제 등에 첨가된다. 전 세계적으로 피톨의 연간 사용량은 약 0.1ton에서 1ton 사이로 추정된다.

6.2. 기타 제품

피톨은 향기 산업에서 사용되며, 화장품, 샴푸, 비누, 가정용 세제에 사용된다. 피톨의 세계적인 사용량은 1년에 약 0.1ton~1ton으로 추정된다.

7. 약리학적 특성

피톨과 그 대사산물은 퍼옥시좀 증식 활성화 수용체 알파(PPAR-α) 및 레티노이드 X 수용체(RXR)와 같은 전사인자에 결합하여 활성화시킨다. 특히 피톨의 대사산물인 피탄산과 프리스탄산은 이러한 수용체의 자연적인 리간드이다.

동물 종에 따라 피톨의 대사 및 영향은 다르게 나타난다. 반추 동물은 섭취한 식물 속 클로로필에서 유래한 피톨을 피탄산으로 전환하여 지방에 저장하며, 상어의 간에서는 프리스탄이 생성된다. 쥐를 대상으로 한 연구에서는 피톨 구강 투여 시 여러 기관에서 퍼옥시좀의 증식이 유도되는 것이 관찰되었다.

현재 피톨은 불안 완화, 신진대사 조절, 세포 독성, 항산화, 자가포식 및 세포 사멸 유도, 통증 완화, 항염증, 면역 조절, 항균 작용 등 다양한 생리 활성 효과에 대한 연구가 진행 중이다.

7.1. 쥐 대상 연구

피톨 및 그 대사산물들은 전사인자인 퍼옥시좀 증식 활성화 수용체 알파(PPAR-α)와 레티노이드 X 수용체(RXR)에 결합하여 이들을 활성화시키는 것으로 보고되었다. 대사산물인 피탄산과 프리스탄산은 자연적으로 생성되는 리간드이다. 쥐에게 피톨을 구강 투여하면 여러 기관에서 퍼옥시좀의 대량 증식이 유도된다.

Sprague Dawley 쥐에게 피톨을 에어로졸 형태로 노출시킨 연구에서는 폐 출혈과 코, 인후 및 폐 조직의 괴사를 유발하는 것으로 밝혀졌다. 이 실험에서 피톨에 노출된 쥐의 대다수가 죽거나 소생 불가능한 상태로 판명되어, 14일간 예정되었던 연구가 2일 만에 종료되었다. 이 때문에 안전한 중간 치사량 범위는 확립되지 않았다.

7.2. 기타 척추동물

반추 동물은 섭취한 식물 재료를 장에서 발효시키는 과정에서 클로로필의 구성 요소인 피톨을 방출한다. 이 피톨은 다시 피탄산으로 전환되어 지방에 저장된다.
한편, 상어의 간에서는 프리스탄이 생성된다.

7.3. 생체 응용 가능성

피톨은 잠재적인 불안 완화, 신진대사 조절, 세포 독성, 항산화, 자가포식 유도, 세포 사멸 유도, 통증 완화, 항염증, 면역 조절 및 항균 효과에 대해 연구되어 왔다.

8. 논란

2020년, 캐나다의 대마초 회사인 도쿄 스모크(Tokyo Smoke)는 당시 모회사인 캐노피 성장(Canopy Growth)의 결정에 따라 모든 피톨 함유 제품을 매장에서 철수시켰다. 또한 공급업체들에게 48시간 이내에 제품의 피톨 포함 여부에 대한 '서면 확인'을 요구했다. 이는 피톨의 잠재적 유해성에 대한 우려가 제기되었기 때문이다.

1년 후인 2021년, 과거 피톨 함유 제품을 판매했던 트루 테르펜스(True Terpenes)의 전 CSO였던 데이비드 헬드레스와 앤드류 프리드먼은 이 문제에 대해 조사를 시작했다. 그들은 제품 철수의 근거가 된 피톨 관련 연구 결과에 대한 정보 공개를 캐나다 정보 공개법(Access to Information Act)에 따라 요청했다. 같은 해, 캐나다 정부는 "대마초 추출물의 향료" 사용에 관한 캐나다 대마초 규정의 개정 사항을 발표하며 피톨 관련 논란에 대응했다.

9. 존재

벨 페퍼(빨강, 노랑), 로켓 샐러드, 고추에 많이 함유되어 있다.