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ISSN : 1229-1153(Print)
ISSN : 2465-9223(Online)
Journal of Food Hygiene and Safety Vol.33 No.3 pp.214-219
DOI : https://doi.org/10.13103/JFHS.2018.33.3.214

Acute Oral Toxicity Test of Chamaecyparis obtusa Essential Oil on ICR Mice

Chang-Woo Lim1,2, Song Ee Son3, Hu Jang Lee1,3*
1Department of Environmental Health, Graduate School of Public Health, Gyeongsang National University, Chinju, Korea
2POSCO Gwangyang Works, Gwangyang, Korea
3Institute of Animal Medicine, College of Veterinary Medicine, Gyeongsang National University, Chinju, Korea
Correspondence to: Hu Jang Lee, College of Veterinary Medicine, Gyeongsang National University, Chinju 52828, Korea Tel: 82-55-772-2352, Fax: 82-55-772-2308 E-mail: hujang@gnu.ac.kr
April 25, 2018 May 17, 2018 June 4, 2018

Abstract


The present study was carried out to investigate the acute oral toxicity of Chamaecyparis obtusa (C. obtusa) essential oil in ICR male and female mice. Acute oral treatment with C. obtusa essential oil did not reveal any sign of toxicity or mortality in treated mice. Mouse body weights were not affected after single oral administration of C. obtusa essential oil during the 14-day observation period. In the hematological and blood biochemical analysis, all parameters of the treated group with 2,000 mg/kg body weight of the essential oil were not significantly different those of the control group. Therefore, the lethal dose 50 of the essential oil was estimated to be greater than 2,000 mg/ kg body weight in mice, which indicated that the essential oil is non-toxic. In conclusion, this study suggests that C. obtusa essential oil orally safe ICR mice.



편백 정유의 마우스에 대한 급성경구독성

임 창우1,2, 손 송이3, 이 후장1,3*
1경상대학교 보건대학원
2포스코 광양제철소
3경상대학교 수의과대학·동물의학연구소

초록


    최근 산업화·도시화가 급속히 진행되면서 수반되는 고 령화, 각종 심신질환의 증가, 현대의학의 한계점 등은 건 강증진 및 질병 치유의 장소로써 산림에 대한 새로운 수 요를 창출하였다1). 산림이 지닌 인간의 건강증진 및 질병 치유 효과에 대한 과학적인 연구가 진행되면서 산림을 단 순한 여가 및 휴식공간에서 벗어나 산림치유라는 보건 의 학적인 치유 차원에서 적극적인 활용을 모색하기 시작하 였다2).

    산림치유의 일환으로 삼림욕이 최근 들어 각광을 받고 있으며, 이미 많은 연구들을 통해 삼림욕이 면역력 증진3), 심혈관계에 미치는 효과4), 생리적·정신적 효과5) 등이 보 고되었다. 편백(Chamaecyparis obtusa (C. obtusa))은 삼림 욕의 대표적인 나무이며, 편백 정유(essential oil)는 광범 위하게 시판제품들에 사용되고 있다6).

    편백(C. obtusa)은 구과목 측백나무과(Cupressaceae) 편 백속(Chamaecyparis)에 속하며 노송나무라고도 한다7). 편 백 정유는 식물의 꽃, 잎, 줄기, 뿌리, 수지로부터 얻어지 는 휘발성 정유로 sabinene, limonene, bornly acetate, borneol, a-terpineol, elemol 등을 함유하고 있으며, 이들 휘 발성 정유들은 방향제와 살충제 그리고 세균과 진균에 대 한 항균작용이 있는 것으로 알려져 있다. 또한, bornyl acetate, myrcene, α-pinene, sabinene, terpinolene은 살충작용 이 있으며, α-pinene, a-terpineol, β-myrcene, bornyl acetate 는 다른 식물 생장을 저해한다고 보고되었다8). 한편, 편백 정유 중 휘발성분을 가진 피톤치드는 항균작용이 있어 나 무를 외부로 부터 보호하는 역할과 항산화, 항암 효과 등 이 있는 것으로 보고되었다9). 편백 정유는 혈관내피 성장 인자의 유도를 통해 모낭세포의 증식과 분열을 촉진하고 마우스에서 항 아토피 활성을 갖는 것으로 보고되었으 며10,11), 편백 정유의 구성 성분 중 하나인 β-thujaplicin은 유방암 세포의 증식을 억제하고12), 마우스에서 항염증 효 과를 나타내는 것으로 보고되었다13). 편백 정유에는 진정 작용과 혈압강하 및 스트레스 완화 등의 효과가 밝혀진 테르펜 물질이 다량 함유되어 있으며14), 편백 정유향은 뇌 기능을 보다 안정적이고 효율적인 상태로 변화시키고, 기 억력과 집중도의 향상과 자율신경계의 진정 효과를 가져 와 스트레스 감소와 학습능력향상에 긍정적 영향을 미치 는 것으로 보고되었다15).

    편백 정유의 다양한 효능 및 효과에도 불구하고, 한 연 구에서 편백 정유에 의한 손발톱 주위에 알레르기성 접촉 성 피부염의 발생 보고가 있었으며16), 편백 정유는 미국 식품의약품안전국(US Food and Drug Administration)에 의 해 ‘일반적으로 안전한 물질(GRAS, generally recognized as safe)’로 분류한 정유들에 포함되어 있지 않다17). 또한, 편 백 정유에 대한 급성 경구 독성 시험에 관한 연구 보고는 거의 존재하지 않고 있는 실정이다.

    따라서 본 연구에서는 편백 정유의 마우스에 대한 급성 경구독성시험을 통해 편백 정유의 독성에 관한 기초자료 를 제공함으로서 공중보건에 이바지할 목적으로 수행되었다.

    Materials and Methods

    공시제제

    편백 정유는 (주)칼텍바이오 (포천)로부터 제공받아 실 험에 사용하였다. 제공된 편백 정유는 수증기 증류법(steam distillation)으로 추출한 것으로 지표물질로서 dl-limonene 을 ml 당 70 mg을 함유하고 있었다.

    실험동물

    7주령의 ICR 마우스 암·수 각각 30마리씩을 (주)샘타 코 (오산)로부터 구입하여 실험에 사용하였다. 마우스는 대조군과 실험군 각각 5마리씩을 임의로 선택하여 케이지 에 분리하여, 1주일간의 적응기간을 거친 후 실험에 사용 하였다. 온도 23 ± 2°C, 상대습도 50 ± 10%, 조명시간 12 시간 (오전 7시~오후 7시), 조도 200~300 Lux의 환경조건 에서 멸균된 사료와 음용수를 자유 급여하였으며, 환기는 자동으로 조절되는 실험동물 사육장치(Three-Shine Inc., Daejeon)에서 사육하였다.

    시험물질 투여

    1주일 동안 환경에 적응시킨 후, 시험물질 투여개시 6 시간 전부터 절식을 시켰다. 대조군에는 생리식염수를 투 여하였고, 실험군은 편백 정유를 각각 0, 125, 250, 500, 1,000 그리고 2,000 mg/kg body weight의 농도로 catheter (Zonde, 18G)를 이용하여 경구로 1회 투여하였다. 시험물 질 투여 후, 3~4 시간 동안 절식을 시킨 다음, 음용수와 사료는 자유롭게 섭취하도록 하였다.

    일반 중독증상 및 치사 동물수 관찰

    시험물질 투여당일은 투여 후 1시간, 3시간, 6시간 간격 으로, 익일부터는 매일 1회씩 일정한 시간에 일반 중독증 상 및 치사된 동물수를 14일 동안 관찰하여 이를 기록하였다.

    체중 측정

    모든 실험동물에 대해 시험물질 투여 당일에 체중을 측 정하였으며, 시험물질 투여 후, 4, 7, 10 그리고 14일에 각 각 체중을 측정하여 기록하였다.

    혈액학적·혈액생화학적 분석

    실험종료 시점에 모든 실험동물의 혈액을 심장천공법으 로 채취하여 EDTA tube (BD vaccutainer, USA)에 넣어 보관하면서 자동혈구계산기(Advia 120 hematology analyzer, Bayer, USA)를 이용하여 총 백혈구(white blood cells, WBC), 적혈구(red blood cells, RBC), 적혈구용적률(hematocrit), 헤모글로빈(hemoglobin), 평균적혈구용적(mean corpuscular volume, MCV), 평균적혈구혈색소량(mean corpuscular hemoglobin, MCH), 평균적혈구혈색소농도 (mean corpuscular hemoglobin concentration, MCHC), 혈 소판 수(platelets) 등을 측정하였다. 또한, 혈액생화학적 검 사를 위해 심장천공법으로 채혈한 혈액을 원심분리를 통 해 혈청을 분리하여 혈액자동생화학분석기(Hitachi 911 chemistry analyzer, Hitachi, Japan)를 이용하여, 간세포와 근육 손상의 지표인 aspartate aminotransferase (AST), 간 세포 손상의 지표인 alanine transaminase (ALT), 신장기능 지표인 blood urea nitrogen (BUN)과 creatinine의 농도를 각각 측정하였다.

    부검 및 LD 50 산출

    실험종료 시점에 채혈한 후, 모든 실험동물을 안락사 시 킨 다음, 부검하여 내부 장기에 대해 육안적 이상 유무를 관찰하였다. 또한, 실험종료 후, Probit법18)을 이용하여 편 백 정유의 마우스에 대한 LD50치를 산출하였다.

    통계학적 분석

    결과에 대한 통계적 처리는 Sigma plot (Systat Software Inc., USA)을 이용하여 Student's t-test로 실시하였으며, p < 0.05일 때 유의한 차이가 있는 것으로 간주하였다.

    Results

    일반 중독증상 및 치사 동물수

    Table 1은 편백 정유의 투여 용량에 따른 경시별 암· 수 마우스의 치사수를 각각 나타낸 것이다. 시험물질을 투 여한 모든 동물에서 일반 중독증상은 관찰되지 않았으며, 시험물질 최대투여 용량군을 포함하여 모든 투여군에서 시험기간 동안 모든 동물이 생존하여 치사 개체수는 관찰 되지 않았다.

    체중 변화

    Table 2는 편백 정유 투여 후 경시별 암·수 마우스의 체중변화를 각각 나타낸 것이다. 공시 마우스의 암·수 모 두에서 투여량에 관계없이 시간경과에 따라 체중이 증가 추세를 나타내어, 편백 정유의 투여에 따른 독성영향은 없 는 것으로 확인되었다.

    혈액학적·혈액생화학적 분석

    Table 3은 편백 정유 투여 2주 후 심장천공법으로 채취 한 혈액에 대해 마우스 암·수의 혈액학적 지표들을 분석 한 것을 나타낸 것이다. 모든 혈액학적 지표값들은 대조 군과 비교하여 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으 며, 양-반응관계도 나타내지 않았다.

    Table 4는 편백 정유 투여 2주 후 심장천공법으로 채취 한 혈액을 원심분리하여 혈청을 분리한 후, 마우스 암· 수의 혈액생화학학적 지표들을 분석한 것을 나타낸 것이 다. 모든 혈액생화학적 지표값들은 대조군과 비교하여 통 계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으며, 양-반응관계도 나타내지 않았다.

    부검소견 및 LD 50값

    편백 정유 투여 후 14일 뒤에 마우스 암·수 모두에 대 해 안락사를 시킨 후, 부검을 실시하여 내부 장기를 육안 적으로 관찰한 결과, 이상 소견은 발견되지 않았다.

    편백 정유를 투여한 모든 군에서 치사 개체수가 관찰되 지 않아, 편백 정유의 LD50 값은 마우스 암·수 모두 2,000 mg/kg 이상으로 추정되었다.

    Discussion

    최근, 건강에 대한 관심이 높아지면서 건강의 질적인 변 화를 가져오고 있는데, 이는 웰빙(well-being)의 개념을 넘 어서 보다 나은 삶을 영유하기 위하여 소비생활을 건강하 고 지속가능한 친환경 중심으로 전개하자는 생활양식, 행 동양식, 사고방식인 로하스(LOHAS, lifestyle of health and sustainability) 개념이 사회전반에 확산되고 있다19). 이에 자연 치유요법에 대한 관심이 증가하면서 순수 자연향유 를 이용하여 신체 방어기전을 강하게 하고, 심신의 건강 을 유지 증진시키며 생활의 활력을 주는 생활요법으로서 아로마 요법(aromatherapy)이 대체의학으로서 급성장하고 있다20).

    아로마 요법에 사용되는 정유들은 100여종 이상인 것으 로 알려져 있으며, 그 효능으로는 심리적 안정, 통증해소 와 근육 이완 효과21), 항균효과22), 항바이러스 효과23), 항 염증 효과24), 항산화 효과25), 면역기능강화 효과26) 등이 있 는 것으로 보고되었다. 한편, 편백 정유도 아로마 요법에 사용되는 정유들과 같이 항균효과27), 항염증 효과28), 통증 해소 및 긴장완화 효과29), 아토피성 피부염 치료효과30), 모 발성장 촉진 효과11) 등이 있는 것으로 보고되고 있다.

    아로마 정유들은 앞선 많은 효능 및 효과에도 불구하고, 여러 부작용들도 보고되고 있다. 아로마 정유에 포함된 terpene류의 탄화수소인 limonene과 linalool 등의 향 성분 은 피부 자극 및 알레르기 반응 등을 일으킬 수 있는 것 으로 보고되었으며31), 공기 중으로 방출된 d-limonene과 linalool은 오존과 반응하여 포름알데히드와 같은 유해물질 로 변환될 수 있는 것으로 보고되었다32).

    편백 정유에 대한 앞선 급성경구독성시험 연구들은 암· 수의 실험동물에 각각 미치는 영향을 명확히 분석하지 않 아, 본 연구에서는 암·수의 ICR 마우스를 대상으로 편 백 정유의 급성경구독성시험을 수행하였다.

    선행연구에서, 편백 정유의 마우스에 대한 급성경구독성 시험 결과, LD50이 8,500 mg/kg body weight로 나타나 편 백 정유는 무독성 물질로 확인되었다고 보고하였다33). 또 한, Jang (2014)의 연구보고에 따르면34), 랫드의 암컷에 편 백 정유를 0, 2,500, 5,000 mg/kg body weight의 농도로 각 각 1회 경구투여하고 14일 동안 관찰한 결과, 모든 농도 에서 폐사 개체수가 없었으며, 체중변화도 대조군(0 mg/ kg)과 비교하여 유의적인 변화를 보이지 않아, 편백 정유 의 LD50은 5,000 mg/kg body weight 이상으로 나타났다고 보고하였다. 본 연구에서, 편백 정유의 ICR 마우스 암· 수에 대한 LD50은 모두 2,000 mg/kg body weight 이상으 로 나타나, 앞선 선행연구들과 일치하는 결과를 보였다.

    편백 정유의 급성경구독성시험에 대한 선행연구에서33), 편백 정유를 마우스에 5,000 mg/kg body weight 농도로 1 회 경구투여 후 3일째에 혈액을 채취하여 혈액생화학적 지표들을 분석한 결과, AST, ALT, BUN, creatinine 등이 대조군과 비교하여 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않았다고 보고하였다. 본 연구에서도 편백 정유의 최대 투 여용량을 2,000 mg/kg body weight 농도로 하여 마우스에 1회 경구투여한 후, 14일째에 혈액을 채취하여, 혈액학적· 혈액생화학적 지표들을 분석한 결과, 대조군과 비교하여 모든 지표값들이 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않 아, 선행연구와 일치하는 결과를 나타내었다.

    국문요약

    본 연구는 세균과 진균에 대한 항균작용, 살충작용, 항 아토피 활성, 항염증 효과, 혈압강하 및 스트레스 완화 효 과 등이 있는 것으로 알려진 편백 정유를 이용하여, 마우 스에서의 급성경구독성시험을 수행하였다.

    편백 정유를 마우스에 0, 125, 250, 500, 1,000, 2,000 mg/ kg body weight의 농도로 각각 1회 경구투여한 결과, 마 우스 암·수 모두 2,000 mg/kg에서 모두 생존하였으며, 모 든 투여군의 체중 및 모든 혈액학적·혈액생화학적 지표 값들이 대조군과 비교하여 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서 편백 정유의 마우스에서의 LD50은 2,000 mg/kg body weight 이상으로 확인되었다.

    Figure

    Table

    The number of mice died for 14 days after administration of Chamaecyparis obtusa essential oil

    1Oral treatment of sterilized saline.

    Changes in body weight (g) of mice for 14 days after administration of Chamaecyparis obtusa essential oil

    Hematological values in female ICR mice orally administered with Chamaecyparis obtusa essential oil at 2 weeks post administration

    1WBC, white blood cells; RBC, red blood cells; Hb, hemoglobin, Hct, hematocrit; MCV, mean corpuscular volume; MCH, mean corpuscular hemoglobin; MCHC, mean corpuscular hemoglobin concentration; PLT, platelets.

    Blood biochemical values in ICR mice orally administered with Chamaecyparis obtusa essential oil at 2 weeks post administration

    1AST, aspartate amino-transferase; ALT, alanine transaminase; BUN, blood urea nitrogen; CREA, creatinine.

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