20세기의 성공 사례 중 하나인 항생제는 매력적이지만 악명도 높다. 항생제의 과도한 이용은 세균의 저항성 발생을 유도하여 전세계의 보건 시스템을 위협하기 때문이다. 애리조나 주립대학 바이오디자인 연구소의 Rolf Halden 박사와 Hansa Done이 전세계 양식업에서 항생제 이용이 얼마나 빨리 확대되었는가를 시험하고 있다고 한다. 연구팀은 11개 국가에서 양식되어 미국에 수입된 새우, 연어, 메기, 송어, 틸라피아(tilapia), 스와이(swai)에서 항생제 잔류를 측정했으며, 47종의 항생제 중에서 5종을 검출되었다. 이번 연구 결과는 ‘Journal of Hazardous Materials’ 최신호에 발표되었다.
최후의 의료 방어선에 대항하는 약물 저항성 세균의 발생은 위험 수준에 도달했다. 미국 감염증 협회에 따르면 매년 미국에서만 200만 명이 약물 저항성 세균에 감염되며 2만 3000명이 사망한다고 하다. 지난 9월 18일에 미국의 오바마 대통령은 처음으로 이 문제에 대처하기 위하여 보건 복지부, 국방부, 농무부 장관들이 공동 의장을 역임하는 대책회의를 설립하라고 지시한 바 있다. 의료계는 항생제의 과도한 이용을 통제하기 위한 새로운 이니셔티브를 환영하고 있지만, 사회를 보호하기 위한 더 많은 노력이 필요하다고 믿고 있다. 이들의 가장 큰 불평은 이러한 조치가 항생제의 최대 소비자인 식용 가축과 양식 물고기에 대해서 적용되지 못한다는 점이다.
바이오디자인 연구소 산하 환경안보 센터 소장인 Halden은 화학물질의 환경과 인간에 대한 영향 연구에서 전문가이다. 그의 이전 연구들에서는 항생체 섭취 이후의 복잡한 경로를 탐구하고, 그 위험성을 제기했었다. 이번 새로운 연구에서는 최신 양식업에서 얻어진 해산물에서의 항생제 잔류를 시험했다. 이번 연구는 지금까지의 연구 중에서 최대 규모로서 사람들에게 이용되는 항생제에 초점을 맞추었으며, 지금까지 모니터링되지 않았던 항생제들도 조사했다.
전세계적인 해산물의 수요 증가를 충족시키기 위하여 양식업은 빠르게 성장해왔다. 지난 20년간 3자리 수 성장을 지속한 양식업의 2013년 규모는 8300만 메트릭(metric) 톤으로 집계되고 있다. 이러한 규모 확대는 병원체를 예방 및 치료하는 항생제의 이용 확대가 큰 역할을 했다. 그러나 이들 항생제들의 이용에 따른 건강과 환경에 대한 광범위한 영향은 아직도 충분히 평가되지 못한 상황이다.
병원성 세균에는 장기적으로 면역반응을 회피하거나 약물 저항성을 발생시키는데 도움을 주는 여러 천연 기작이 존재한다고 한다. 병원, 농업, 수산업의 모든 분야에서 항생제의 남용은 약물 저항성을 부여하는 특정 유전자 돌연변이를 갖는 세균들을 증가하게 만든다. 생물학적 무기 경쟁에서도 감염증에 대항하기 위하여 적용되는 항생제들이 치료가 어려운 다중 악제 내성 세균을 유발시킬 위험을 높이게 된다.
이번 새로운 연구에서는 27개의 수산물 시료를 대상으로 항생제의 잔류를 시험했다. 이들 시료는 미국에서 가장 많이 소비되는 10대 해산물 중 새우, 연어, 메기, 송어, 틸라피아, 스와이의 5종이었다. 미국 해양 및 대기 관리처(National Oceanic and Atmospheric Administration: NOAA)가 애리조나와 캘리포니아의 상점에서 이들 시료를 획득했다. 이들 수산물 시료에서 5종의 항생제가 측정 가능한 수준으로 확인되었다. 야생 새우, 양식 필라피아, 양식 연어, 양식 송어에서는 oxytetracycline, 양식 연어에서는 4-epioxytetracycline, 양식 새우에서는 sulfadimethoxine, 양식 연어에서는 ormetoprim과 virginiamycin이 검출되었다.
양식업에서 가장 많이 이용되는 oxytetracycline은 시험된 시료에서 가장 많이 발생했다. 놀랍게도 이번 시험에서는 멕시코에서 수입된 야생 새우에서도 항생제가 검출되었다. 연구팀은 이 결과에 대하여 제품 표시의 오류, 하수도를 통한 오염, 취급이나 가공 과정에서 교차 오염으로 인하여 이런 결과가 나올 수 있다고 지적했다. 다행스럽게도 시험된 해산물 시료들은 모두 미국 FDA의 기준을 준수한 것으로 나타났다. 그러나 연구팀은 기존 메타 분석 결과를 제시하면서 FDA의 항생제 관련 하위 기준이 저항성 발생을 촉진시킬 수 있다고 지적했다.
항생제는 특정 유전자를 켜거나 끄는 이상을 유발시키거나, 비정상적 생리 현상을 유도하여 동물에게도 영향을 줄 수 있다고 한다. 후자의 사례로 항생제인 oxytetracycline에 피폭된 송어의 척추에 이상이 발생한 보고가 있다. 그러나 이에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다고 한다. 또한 해산물에서 항생제 잔류를 적절히 모니터링하는 것이 매우 중요하다고 한다. 그 이유는 양식업에 이용되는 여러 항생제들이 사람의 감염증 치료에도 이용되기 때문이다. 대표적인 예가 페렴과 위장염에 관련된 세균 감염 치료에 흔히 처방되는 amoxicillin과 ampicillin이다.
양식업에서 항생제의 이용은 세균의 항생제 저항성 발생뿐만 아니라 주변 환경의 항생제 확산, 해산물에 잔류, 양식업 종사자의 과도한 항생제 피폭 등을 포함하여 여러 의도하지 않은 결과를 유발시킬 수 있다. 때문에 양식업을 지속 가능한 형태로 대규모로 유지시키는 것을 보장할 수 있는 방식으로의 전환이 필요하다. 현재의 대량 양식 기술은 과잉의 영양분, 많은 병원체 및 약물 저항성 유전자가 포함된 엄청난 양의 물고기 배설물을 흘려 보내서 바다를 오염시키는 문제가 있다.
더하여 물고기 양식에서는 바다에서 그물로 잡힌 물고기들로 제조된 어분(fish meal)이 사료로 이용되고 있다. 양식 물고기 1파운드를 키우기 위해서는 어분이 몇 파운드나 필요하다. 때문에 바다에서 어업이 촉진되게 되며, 이로 인하여 바다의 생물 다양성이 훼손된다. 이번 연구는 현재 기준으로 정한 항생제의 수준이 약물 저항성 세균의 발생을 촉진시킬 수 있음을 경고하고 있다. 약물 저항성 및 다중약물 저항서 세균들의 지난 30년간의 극적인 증가는 해산물 공급망에서 보다 엄격한 모니터링이 필요함을 가리키고 있다.
Journal Reference: Hansa Y. Done, Rolf U. Halden. Reconnaissance of 47 Antibiotics and Associated Microbial Risks in Seafood Sold in the United States. Journal of Hazardous Materials, 2014; DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.08.075
출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
원문:
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/10/141020134908.htm 제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.12.02 11:20
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