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.
