철분주사제의 발전 과정과 중금속 불순물 - 뉴스&취재

(주)한동 개발총괄팀 제공

1세대: 전통적인 덱스트란철 - 50년대에 유기 용매를 이용하여 생산
2세대: 글렙토페론 - 1967년 유기용매와 청산가리를 이용해 생산
3세대: 최신 덱스트란철 - 2008년 수소화 덱스트란철이 주성분인 유니페론이 개발되었다. 수소화 덱스트란철(iron hydrogenated Dextran)은 유기 용매나 청산가리를 전혀 사용하지 않아 중금속 불순물이 검출한계 미만이거나 낮고, 인체약품의 기준에 맞게 제조된다.

○ 덱스트란철: 50년대부터 자돈의 철결핍성 빈혈에 사용되어 왔다. 하지만 덱스트란철에는 몇 가지 단점이 있다. 유기용매를 이용해 생산하며, 철분 10% 이상의 제품을 만들 수 없었고, 몇 가지 부작용 이외에도 주사 부위 근육이나 조직에 색소가 침착되기도 했다.

○ 글렙토페론: 분자를 함유하는 철분 주사제는 1967년에 개발되었다. 글렙토페론은 유기용매와 청산가리를 이용해 생산되었으며, 글렙토페론의 제조방법은 인체용/동물용 겸용이 아닌 동물용으로만 승인되었다.

○ 최신 덱스트란철: 파마코스모스의 유니페론은 2008년 유럽의약품기구(EMA)와 2011년 미국식품의약국(FDA)에서 승인되었다. 보다 진보된 수소화 덱스트란철을 함유하고 있으며, 유기용매나 청산가리를 사용하지 않고 생산되며, 인체용의약품에서 요구되는 동일한 고순도와 규격 및 기준을 만족시키는 오직 하나뿐인 철분주사제로써 20%의 고농도에서도 매우 안정적이며 돼지에게 완전히 흡수된다. 부작용은 2,000,000두당 1마리 이하로 매우 적다. 출시 후 5년간 수억 마리의 돼지 중 색소 침착이 되었다는 보고가 단 한 건도 없다.

품질이 문제다! - 철이라고 같은 철이 아니다.

나노입자의 능력은 1) 입자의 내용(철분량, 탄수화물)과 2) 입자의 특성(입자의 안정성, 표면의 특성, 크기 등)에 따라 달라진다.

이런 입자의 내용과 특성들의 약간의 차이가 철분 주사제의 효능과 안전성에 큰 영향을 미치게 된다. 심지어 같은 성분이라도 제조 방법에 따라서 효과와 안전성이 달라진다.

더욱 향상된 수소화 덱스트란철

유니페론은 가장 최신의 수소화 덱스트란 철로써, 유기용매나 청산가리를 전혀 사용하지 않는 천연 제조법으로 생산되며, 유럽, 미국과 아시아 모두에서 자돈용 철분주사제로 허가받은 유일한 제품이다.

이와 관련하여 양돈장에서 가장 일반적으로 사용되는 철분주사제에 함유되어 있는 중금속 불순물과 관련된 자료가 최근 발표되어 소개한다. 이 자료는 Journal of swine health and production, May & June 2018에 발표되었고, 주요 내용은 아래와 같다.

- 여러 종류의 철분 주사제에서 과량의 비소, 크롬, 납이 검출되었다. 2개의 연구소에서 시험한 결과, 오직 한 개 제품에서만 3종의 중금속이 검출한계 미만이거나 1일 인체 노출허용량 미만으로 검출되었다.

철분결핍성 빈혈의 예방을 위해 철분 주사제를 사용하는 것은 전 세계적인 양돈산업의 표준이 되었다. 20세기 중반 자돈에게 추가적인 철분이 필요하다고 최초로 보고된 이후 모든 자돈에게 200mg의 철분주사는 프로그램화되었다.

최근에는 종자개량으로 한배새끼수와 빠른 성장률로 인하여 분만후 1회 철분주사로는 철분이 부족하게 되었다. 이에 따라 이유전후에 철분 200mg을 추가로 투여하면 이유 후 증체에 도움이 된다.

안전 축산물에 대한 수요 증가로 양돈산업의 모든 단계에서 사용되는 제품들이 안전해야 한다는 것이 더욱 중요해졌다.

연구재료 및 방법

샘플 및 분석
자돈의 철분결핍성 빈혈치료제로 승인된 8개 국가에서 생산된 16개 철분제를 아이오와 주립대학 수의과대학의 독성 및 영양학 시험실(ISU VDL)에서 비소, 카드뮴, 크롬, 코발트, 납과 수은을 분석했다. 16개 제품 중 15개는 사설연구소에서 동일한 항목을 분석했다. 비소, 크롬, 납의 검출 한계치는 0.1ppm이었다.

시험결과

200mg 철분이 함유된 많은 제품에서 1일 인체 노출 한계치(PDE)가 초과되는 한 개 이상의 중금속(불순물)이 검출되었다(표 1). 오직 유니페론(Pharmacosmos사)에서만 비소와 납이 검출한계 미만이었고, 크롬은 인체 PDE 한계를 초과하지 않았다.
요약하자면, 오직 한 제품에서만 모든 중금속 성분이 검출되지 않았거나, 인체 PDE 미만으로 검출되었다.

고찰

중금속 불순물과 관련된 돼지의 잠재적인 위험성이 완전히 규명되진 않았지만, 미국의 농식품안전검사원은 육류에 납(Lead)은 허용한계 이하이어야 하며, 비소(As)는 조리되지 않는 돼지 골격근에서는 0.5ppm 이하로 검출되도록 규정하고 있다. 하지만 크롬(Cr)은 조직에서 적게 축적되며 넓게 분포하고 있기 때문에 사람에게 독성학적으로 관심을 두지 않는다.

일반적으로 비소와 크롬의 독성은 각각의 원자가에 따라 달라진다. 비소(Ⅲ)는 비소+5 또는 유기(organic) 비소보다 더 독성이 있다. 하지만 비소는 잠재적으로 운동실조, 불완전한 마비, 신경 탈수에 따른 실명을 유발할 수 있다. 비유기(inorganic) 비소인 아비산염 나트륨의 경구 치사량은 200mg/kg이다.

좀 더 독성이 있고 경구(oral)로 더 흡수되는 크롬은 Cr+6 형태이며, Cr+3는 경구적으로 흡수되기 어렵고 상대적으로 독성이 낮다. 포유동물에서 크롬은 Cr+6이 거의 섭취되지 않으며, Cr+3의 최대 내약용량은 100mg/kg이다. 과도한 Cr+6는 수정률을 감소시키기 때문에 수퇘지에게는 정자 활동성을 잠재적으로 감소시킬 수 있다.

분석 시점에서 철분 주사제가 함유하는 비소나 크롬의 잠재 독성량을 측정할 수 없었다. 돼지는 비교적 납 독성을 나타내지 않지만, 납에 영향을 받을 경우 진전(떨림), 발작, 식욕부진이 나타날 수 있다. 비록 돼지는 다른 동물들에 비하여 납과 비소 독성에 잘 견디며, 납중독으로 확진된 경우는 드물지만 축산식품의 안전성은 고려되어야 하며, 이들 중금속에 대한 설정된 인체용 PDE 한계는 고려되지 않았다.

제한된 정보와 추가적인 연구의 잠재적 위험성 자료의 조합은 약동학과 근육 주사에 따른 중금속 불순물의 잔류량을 측정하거나, 육류를 생산하는 가축에게 주사용 제품의 중금속을 줄이거나 검출되지 않도록 하는 방법을 강구해야 한다.

이번 연구자료는 돼지에게 사용된 철분제 주사로 비소, 크롬, 납이 비의도적으로 투여된 결과를 나타내고 있다. 금번 주제와 관련된 정보가 너무 부족하기 때문에 생산자 및 약품업체는 이런 중금속이 포함된 제품을 사용할 때 의도치 않게 비경구적으로 투여되는 잠재적 출산물의 안전, 독성, 임상적 영향 등을 최소화해야 한다.

결과(Implications)

- 이번 연구결과에 따르면, 16개의 철분 주사제 대부분의 중금속 불순물은 비소, 크롬, 납이 사람의 PDE를 훨씬 초과했다.
- 유니페론은 비소와 납이 검출한계 미만이었고, 크롬은 인체 PDE보다 낮은 수준인 오직 하나의 제품이다.
- 돼지에게 근육주사할 때 비소, 크롬, 납의 특성에 대한 정보가 제한되어 있기 때문에 추후연구에서는 중금속 노출에 대한 특성이 완전히 규명돼야 한다.
- 돼지에게 비소, 크롬, 납의 비경구적 노출에 의한 어떠한 잠재적 위험성과 관련하여 사람의 PDE 한계 이하로 철분주사제의 중금속 불순물이 관리돼야 한다.
- 양돈용 철분 주사제의 제조업체는 중금속을 포함한 잠재적 해로운 불순물이 포함되지 않도록 필요한 모든 대책을 강구해야 한다.

결론

이와 같이 철분제 속에 함유된 중금속 불순물은 축산물 안전에 영향을 미칠 수 있기 때문에 철분제의 선택에 주의가 필요하다. 보다 안전하고 유효한 철분제의 선택으로 양돈의 생산성 향상을 도모하고 수익이 제고되기를 바란다.

<월간 피그 2018년 6월 호>