가축의 청산 중독증의 진단 및 치료

청산(cyanide, hydrocyanic acid, prussic acid(HCN))은 일반 독물중에서 가장 독성이 강하고 빨리 작용을 나타내는 독물이다. 나트륨염과 칼륨염은 별로 독성이 없다. 청산의 복합물, 예를 들면 철시안산염(ferrocyanide)과 황시안산염(thiocyante)은 특히 무해하다.

1. 발생원

청산중독은 청산이 구충의 목적으로 부적절하게 사용되거나, 금광 또는 기타 산업폐기물에 오염되거나 또는 비료(calcium cyanide)로 사용될 때 일어날 수 있다. 그러나 동물에서 청산의 가장 중요한 발생원은 식물이다. 유리된 형태이든 청산생성배당체의 형태이든간에 청산을 함유하고 있는 식물은 아래 표와 같다.

 

청 산 생 성 배 당 체 함 유 식 물

Hoecus lunatus

Hydrangea spp.

Linum spp.

Lotus corniculatus

Phaseolus lunatus

Prunus spp.

Pyrus malus

Sambucus canadensis

Sorghum spp.

Suckleya suchleyana

Trifolium repens

Triglochin maritima

Vicia sativa

Zea mays

Velvet grass

Hydrangea(수국)

Flax(아마)

Birdsfoot trefoil(벌노랑이)

Lima bean

Cherries(버찌), apricots(살구), peach(복숭아)

Apple(사과)

Elderberry(말오줌나무)

Sudan grass, Johnson grass

Poison suckleya

White clover(토끼풀)

Arrow grass(지채)

Vetch seed(들완두)

Corn(옥수수)


2. 작용기전

배당체는 그 자체로는 독성이 없으나 적절한 효소와 접촉하게 되면 분해되어 청산을 유리한다. 해를 입지 않은 식물에서는 이러한 작용이 일어나지 않는다. 즉, 식물조직이 손상을 입거나 부패하기 시작할때까지는 창산의 유리가 일어나지 않는다. 성장이 방해되거나 시든 식물 또는 서리나 눈에 의하여 그리고 잣밟혀서 손상을 입은 식물들은 그렇지 않은 식물보다 훨씬 더 위험하다. 질소비료를 주거나 2, 4-D와 같은 제초제를 살포하여도 청산의 함량을 중가시킨다. 청산생성배당체의 가수분해에는 특별한 효소를 필요로 하지 않고 적절한 조건이 갖춰지면 제1위 미생물에 의하여 쉽게 청산이 유리된다. 끓이는 것은 효소를 불활성화시키기는 하더라도 청산생성배당체를 반드시 해독하지는 않는다. 청산은 장관과 폐를 통하여 쉽게 흡수된다. 일부의 청산은 폐를 통하여 배출되므로 호기시 살구씨의 특징적인 냄새가 난다. 그러나 대부분의 청산은 매우 빨리 황시안산염(thiocyanate)으로 전환되어 해독되며 수일간에 걸쳐 뇨중으로 배설된다. 이렇게 빠른 해독작용 때문에 동물은 치사량보다 약간 적은 양의 청산을 오랫동안 해가 없이 섭취할수 있다.

청산 이온은 조직호흡에 필요한 cytochrome 산화효소계를 불활성화하여 중추신경계의 급성 산소결핍증을 일으킨다. 급성의 경우에는 수초내에 죽게된다. 유리청산과 칼륨염의 경구최소치사량은 2.0∼2.3㎎/㎏ HCN이다. 청산의 독작용은 식물의 상태(어리고 활발히 자라고 있는 식물에서 높은 농도 함유)와 그 식물을 먹는 시기의 동물의 상태에 따라서 매우 다양하므로 청산생성배당체 형태에서는 정확한 독작용량을 결정하기는 불가능하다.

반추수에서의 청산중독은 섭취한 식물의 양, 동물이 전에 섭취한 사료, 위내용물의 pH, 식물에 유리상태로 존재하는 총청산의 비율, 식물내에 존재하는 청산유리효소의 농도 및 식물의 총 청산함량에 의존한다. 실제로는 체중 ㎏당 4㎎ 정도의 청산을 아주 빨리 섭취한 동물에서 폐사가 발생한다. 100g당 20㎎ 정도의 청산을 함유한 사료는 가축에게 잠재적인 위험성을 갖고 있다. 반추수는 청산의 방출에 관여하는 효소가 위염산에 의해 파괴되므로 말과 돼지에 비하여 청산생성 식물의 중독에 더욱 민감하다. 양은 소에 비하여 덜 민감하며, 소 중에서도 헤어포드와 같은 종은 다른 종에 비하여 감수성이 적다. 청산 이온은 cytochrome 산화효소의 3가 철과 쉽게 작용하여 매우 안정된 cyanide. cytochrome oxidase complex를 형성한다. 철이 3가 상태로 유지되면 전자수송이 정지되고 세포호흡의 고리가 정지하게 된다. 이렇게 되면 세포독성 산소결핍증(cytotoxic anoxia)이 일어나게된다. 결과적으로 혈색소는 산소를 전자수송계로 방출하지 못하게 되며 세포에 의하여 산소가 이용되지 못하므로 임상적으로 혈액은 선홍색을 나타내게 된다.

Cytochrome 산화효소는 산화대사가 활발히 일어나는 조직내에 많이 함유되어 있다. 청산이 대동맥 및 경동맥체에 다다르면 호흡계에 저산소증이 나타난다. 다음으로 대뇌, 뇌하수체 및 중뇌의 활력이 급속히 저하되므로 뇌간과 호흡중추는 그다지 빨리 영향을 받지 않는다. 심박동은 초기에는 증가하다가 수분에 결쳐 점차로 느려지며, 호흡이 멈춘 후 수분 동안 박동이 계속된다. 내인성 티오황산염(thiosulfate)이 청산과 결합하여 오줌으로 쉽게 베출되는 티오시안산염(thiocyanate)을 형성하게 되면 청산의 해독이 일어나게 된다. 이 작용은 rhodanase 효소에 의하여 촉진된다. 자연적인 해독작용은 내인성 티오황산염의 이용성에 의해 다소 제한된다.

3. 임상증상

청산은 강력하고 급속히 작용하는 독물로서 임상증상이 섭취 후 수분동안 지속되므로 동물들은 일반적으로 죽은 상태로 발견된다. 임상증상을 볼 수 있는 경우에는 빠르게 연속적으로 일어난다. 초기에 흥분과 전신적 근육진전이 있으며, 심한 다호흡과 호흡곤란이 뒤따라 일어나다. 유연, 유루, 배변 및 배뇨가 있으며, 동물은 넘어져서 숨을 헐떡이고 산소결핍증으로 인한 간대성 경련을 일으킨다. 동공은 산대되고 점막이 선명해진다. 혈색은 특징적인 선홍색(bright cherry red)을 띤다.

청산에 중독된 동물에서 유일하게 일관된 사후 변화는 혈액의 산소포화와 관계있다. 점막은 분홍색으로 산소가 포화되어 있다. 혈액 자체는 선홍색이며 응고가 더디거나 전혀 되지 않는다. 격렬한 죽음과 말기의 산소결핍증과 관련이 있는 심내막하 및 심외막하 출혈을 볼 수가 있다. 제4위와 장에 충혈과 점상출혈이 있으며, 폐와 기관의 충혈이 나타난다. 위내용물에서 살구씨(bitter almond) 냄새가 난다.

개와 사람이 치사량 이하의 양에 만성적으로 노출되면 중추신경계 변성 및 괴사소가 많이 나타난다. 일반적으로 수의분야에서 발생하는 청산중독은 심급성 내지는 급성으로서 해부 또는 현미경적 병변이 일관되게 나타나지 않는다.

4. 진단

청산중독의 진단에는 청산생성식물이나 청산염을 섭취한 동물은 항상 급속한 산소결핍증과 혈액이나 점막이 선명한 색깔을 나타낸다는 것을 고려하여야 한다. 청산중독의 화학적 확인이 직접 또는 간접적으로 이루어질 수 있다. 시료의 적절한 보존은 진단에 있어서 필수적이다. 사료, 혈액, 제1위 내용물, 간장 및 근육조직 등이 실험실적 진단을 위해 이용될 수 있다. 모든 시료는 가능한 한 급속히 동결하여 분석을 실시할 때까지 동결상태로 유지되어야 한다. 1∼3%의 염화제이수은(승홍)에 담그어도 좋다. 이는 청산생성식물이 더 이상 유리청산으로 가수분해되어 기체상태의 청산으로의 손실을 방지하여 준다. 식물체내에 20㎎/100㎖(200ppm) 이상의 수준이면 충분한 수준이다. 식물체내의 청산을 확인하기 위하여 'picrate paper' 법이 이용된다. 청산중독을 화학적으로 증명하는 데는 조직내에 낮은 수준의 청산으로 충분하다. 초기에 청산중독과 혼동할수 있는 질병은 소에서의 질산염중독, 폐선종증 또는 기종 및 요소중독증 등이다. 질산염중독에서는 혈액이 초콜릿 색깔이며, 선종증은 병변과 호흡음으로 구별된다. 요소중독은 병력과 뚜렷한 신경증상 및 제1위의 암모니아냄새에 의하여 구별된다.

5. 치료

치료는 cytochrome-cyanide결합을 분리시켜 청산복합물을 신속히 제거하는 방법이 제시되고 있다. Cyanide-cytochrome 복합물은 아질산소다(sodium nitrite)에 의해 파괴되어 methemoglobin을 형성하고 이 methemoglobin은 cytochrome oxidase와 경쟁적으로 청산 이온에 작용하여 cyanmethemoglobin을 형성한다. 티오황산염(thiosulfate)은 rhodanase의 영향하에 청산과 작용하여 오줌중으로 쉽게 배설되는 티오시안산염(thiosulfate)을 형성한다. 권장되는 치료법은 20% 아질산소다(sodium nitrite) 1㎖와 20% sodium thiosulfate 3㎖의 혼합액을 체중 45㎏당 4㎖를 정맥내로 투여하는 것이다. 청산중독의 치료를 위한 제제가 상품화되어 있다. 청산중독에 코발트염을 투여하면 어느 정도 효과가 있으나 아질산염과 티오황산염이 가장 효과적이다.

[참고문헌]

  1. 이창업 : 수의독성학, pp 358,363, 서울대학교출판부, 1993
  2. Humphreys, D. J. : Veterinary Toxicology, 3rd Ed. pp 188,191, Bailli?e Tindall, London, 1988
  3. Buck, W. B. 등 : Clinical and Diagnostic Veterinary Toxicology, 2nd Ed. pp 105, 108, Kendall/Hunt Publishing   Company, Iowa, 1976