The Effects of Toluene Inhalation on Blood Toluene Concentration in Time Sequence and Behavioral Change in Rats

환쥐에 있어서 롤루엔 흡입노출이 시간경과에 따른 혈중 틀루엔농도 및 행동변화에 미치는 영향

백승경» ■ 노일협 *

국립과학수사연구소

숙명여자대학교 약학대학

The Effects of Toluene Inhalation on Blood Toluene Concentration in Time Sequence and

Behavioral Change in Rats

Seung-Kyung Baeck* and Ihl-Hyeob Ro*

N ational In stitu te o f Scientific Investigation, Seoul 158-090, Korea

^College o f Pharm acy, Sookm yung W om en's University, Seoul 140-742, Korea

Abstract — Male Sprague-Dawley rats were exposed to the toluene at 3,000+200 ppm via inhalation for two hours in the single inhalation group and three weeks by two hours per day, six days per week in the repeated inhalation group. The blood toluene concentration in the repeated inhalation group was significantly lower than that in the single inhalation group after 210 and 240 minutes of exposure. The peak concentration of blood toluene was 58.13±4.63 ng/m/ in the single inhalation group and 54.24±6.87

\xg/ml in the repeated at the end of 120 minutes of the exposure. The behavioral change of rats for the initial 30 minutes of the toluene inhalation showed mildly increased movement and excitement bu t re­

mained calm and inhibitory behaviors after that period

：

Keywords □ Toluene, inhalation, behavior, rat.

최 근 청 소 년 둘 사 이 에 서 환 각 물 질 의 흡 입 이 크 게 증 가 되 고 었 으 며 이 는 각 종 범 죄 를 유 발 시 키 고 있 어 사 회 적 물 외 률 야 기 시 키 고 있 다 . 특 히 접 착 제 류 둥 의 환 각 물 질 은 누 구 든 손 쉽 게 입 수 할 수 있 고 , 간 편 한 방 법 으 로 사 용 할 수 있 어 호 기 심 이 많 은 10 대 청 소 년 층 에 서 죄 의 식 없 이 남 용 되 어 지 고 있 는 실 정 이 다 .** 접 착 제 류 외 흡 입 남 용 에 있 어 서 는 접 착 제 류 외 주 용 제 로 사 용 되 고 있 는 톨 루 엔 이 가 장 문 제 가 되 고 있 으 며 ®. 톨 루 엔 은 휘 발 성 이 매 우 강 한 산 업 용 유 기 용 매 이 므 로 작 업 장 에 서 도 또 한 문 제 화 되 고 있 는 물 질 로 잘 알 려 겨 있 다 ,® 틀 루 엔 의

• 본 논문에 관한 문의는 이 저자에게로 (전S10 02-600-2304 (팩i ) 02-600-2333

중 득 작 용 은 졸 음 , 두 통 과 운 동 성 외 감 소 등 중 추 신 경 계 에 영 향 을 미 친 다 고 보 고 되 어 있 지 만 , 톨 루 엔 의 중 추 신 경 계 에 미 치 는 작 용 기 전 은 그 리 명 확 하 게 밝 혀 져 있 지 않 다 .

혈 중 톨 루 엔 의 농 도 에 대 하 여 는 많 은 보 고 가 있 으 나

다 양 한 실 험 조 건 과 실 험 동 물 외 종 류 등 에 따 라 서 혈 중

농 도 에 많 은 차 이 를 나 타 내 고 있 다 /* 롤 루 엔 흡 입 노

출 시 의 행 동 번 화 에 대 한 실 험 으 로 는 주 로 백 서 에 서 외

자 발 운 동 량 에 대 한 문 헌 둘 이 며 , 보 고 들 마 다 서 로 상 이

한 결 과 를 나 타 내 고 있 으 나 ""'^ 일 반 적 으 로 급 성 투 여 시

운 동 량 은 증 가 되 지 만 , 아 급 성 으 로 반 복 투 여 시 에 는 감

소 된 다 고 하 여 틀 루 엔 의 투 여 용 량 및 기 간 에 따 라 b i-

phasic effect 률 나 타 낼 가 능 성 을 제 시 하 고 있 다 .® * 따

백 승 경 ■노일협

라 서 , 본 실 험 에 서 는 백 서 를 대 상 으 로 하 여 톨 루 엔 을 3.

000±200ppm 의 농 도 로 각 각 1 회 및 3 주 간 반 복 흡 입 투 여 후 , 시 간 경 과 에 따 른 혈 중 틀 루 엔 의 농 도 변 화 및 행 동 번 화 를 측 정 함 으 로 써 롤 루 엔 의 흡 입 노 출 시 백 서 에 미 처 는 영 향 을 연 구 하 고 저 본 실 험 을 실 시 하 였 다 .

실험방법

사용약물 및 서약 - Toluene analytical stan­

dard, dioxane 은 Sigma 사 제 품 을 사 용 하 였 고 , halo- thane 및 생 리 식 염 수 는 국 내 제 약 희 사 제 품 을 사 용 하 였 으 며 , 기 타 시 약 은 시 판 1 급 또 는 특 급 을 사 용 하 였 다 .

실험기기 및 기구 - G a s ch ro m a to g ra p h (H ew lett Packard 3600 ： GC), toluene vaporizer (F LU O T E C M K III ； serial No. 316353, Cyprane Ltd.. Keighky, England ) 등 의 기 기 와 cathether (polyethylene tubing 10 ) 등 의 기 구 를 사 용 하 였 다 .

실험동물-평균 체 중 280~300g 외 건 강 한 응 성

Sprague-D aw ley 계 백 서 틀 일 주 일 이 상 사 육 환 경 에 서 적 응 시 킨 후 실 험 에 사 용 하 였 다 .

실험군 - ^{일 반 공 기 와 산 소 를 흡 입 투 여 한 군 을} 대조

군 (CO 군 ) 으 로 . 3,000 ppm 의 틀 루 엔 과 산 소 ( 틀 루 엔 중 기 ) 를 2 시 간 동 안 흡 입 투 여 한 군 을 1 회 흡 입 군 (A1 군 ) 으 로 , 틀 루 엔 증 기 를 1 일 2 시 간 , 1 주 6 일 간 씩 3 주 동 안 반 복 흡 입 투 여 한 군 을 반 복 흡 입 군 (C3 군 ) 으 로 하 였 다 .

틀루엔 기화기 - Fluotec M K III ^{률 사 용 하 였 다} . 롬루엔 흡업챔버 - 흡 입 챔 버 는 4 2 x 2 6 x 2 0 cm 크 기 의 아 크 릴 챔 버 를 사 용 하 였 고 , 상 부 는 비 닐 로 밀 폐 시 켰 으 며 . 기 체 주 입 구 는 기 화 기 에 연 결 시 켰 고 , 기 체 배 출 구 및 검 체 채 취 구 를 두 었 다 .

홈업방법 및 홈업챔버내 S 루엔 농도의 모니터림 -

기 화 기 속 에 톨 루 엔 을 넣 고 , 산 소 를 2 //min 의 속 도 로 기 화 기 내 로 통 과 시 켜 , 포 화 증 기 압 을 유 지 하 면 서 톨 루 엔 과 산 소 의 혼 합 가 스 를 일 정 하 게 흡 입 챔 버 내 로 주 입 시 켰 다 .

챔 버 내 농 도 는 챔 버 내 증 기 를 검 체 채 취 구 에 서 gas- tight syringe 로 400 ^i /를 취 한 후 G C 에 주 입 하 여 측 정 하 였 으 며 , 챔 버 내 농 도 가 3.000±200ppm 으 로 일 정 하 게 유 지 되 는 20 분 후 에 백 서 를 넣 고 2 시 간 동 안 흡 입 시 켰 고 , 흡 입 투 여 시 간 동 안 에 는 메 20 분 간 격 으 로 계 속 적 으 로 G C 를 이 용 하 여 챔 버 내 농 도 률 모 니 터 링 하 여 일 정 하 게 유 지 됨 을 확 인 하 였 다 . 단 , 흡 입 시 간 은 14 ： 00~

16 ： 00 까 지 항 상 일 정 한 시 간 에 흡 입 투 여 를 실 시 하 였 다 .

혈액 채취 - 백 서 를 99% 산 소 기 류 중 (2 //min ) 에 서

1 .5 -2 % 할 로 탄 으 로 흡 입 마 취 하 여 실 험 동 물 을 앙 와 위 로 한 상 태 에 서 우 측 서 혜 부 의 피 부 를 절 개 한 후 대 퇴 동 맥 과 정 맥 을 찾 아 카 테 터 를 삼 입 하 는 삼 관 술 을 실 시 하 였 다 . 수 술 후 실 험 동 물 을 고 정 장 치 에 고 정 시 키 고 할 로 탄 제 거 목 적 으 로 할 로 탄 의 공 급 을 중 지 하 여 제 거 시 키 고 1 시 간 경 과 후 부 터 마 스 크 틀 통 하 여 톨 루 엔 을 흡 입 시 켰 으 며 , 헤 파 린 처 리 된 주 사 기 를 사 용 하 여 약 220 ^i /썩 채 혈 하 여 밀 봉 한 다 음 4°C 에 냉 장 보 관 한 후 48 시 간 이 내 에 G C 로 측 정 하 였 다 . 채 혈 시 간 은 1 회 흡 입 군 및 반 복 흡 입 군 에 서 는 흡 입 직 후 부 터 흡 입 중 단 후 2 시 간 까 지 는

30 분 간 격 으 로 그 이 후 부 터 4 시 간 동 안 은 1 시 간 간 격 으 로 총 8 시 간 동 안 연 속 적 으 로 채 혈 하 였 다 .

혈중 룹루엔의 농도측정 - ^{혈 중 틀 루 엔 농 도 의 측 정}

은 Gill 등 ® 의 방 법 을 수 정 하 여 사 용 하 였 으 며 , G C 를 이 용 하 여 head space 법 으 로 측 정 였 고 , 내 부 표 준 물 질 로 디 옥 산 을 사 용 하 였 다 . 혈 중 농 도 외 분 석 방 법 은 혈 액

20(Ui /를 10m/ 유 리 바 이 알 에 넣 고 내 부 표 준 물 질 로

500 ppm 의 디 옥 산 100^1 ； 률 가 하 고 포 화 염 화 나 트 륨 용 액 200 H /를 가 한 다 옴 , 밀 봉 후 혼 합 하 였 다 , 65°C 의 수 욕 상 에 서 약 30 분 간 접 촉 방 치 시 킨 후 기 상 부 를 1,000

\il gas-tight syringe

로 500 (i /를 취 하 여 G C 에 주 입 하 여 분 석 하 였 다 .

홈업중의 행동변화 관찰법 - Beatty ^{등 ™ 외 방 법 을}

수 정 하 여 사 용 하 였 으 며 , 흡 입 시 작 직 후 부 터 10 분 간 격 으 로 3 분 간 씩 흡 입 중 2 시 간 동 안 의 행 동 번 화 를 관 찰 하 였 고 . 수 면 (asleep), 활 동 성 (activity), 세 안 동 작 (pre- ening), 세 신 동 작 (grooming), 직 럽 동 작 (rearing), 흡 입 동 작 (sniffing), 갈 는 동 작 (gnawing), 할 는 동 작 (lic- king) 등 의 행 동 을 관 찰 점 으 로 하 여 대 조 군 과 비 교 하 였 다 .

흡업중단후의 행동변화 측정 - Kim ^{등 의 방 법 을}

수 정 하 여 대 조 군 과 반 복 흡 입 군 에 서 3 일 간 격 으 로 3 주 동 안 개 방 공 간 실 험 (open-field te st ) 을 실 시 하 였 다 .

개 방 공 간 은 하 부 지 름 56 cm, 상 부 지 름 83 cm, 높 이 52 cm 외 벽 으 로 둘 러 싸 인 회 색 양 철 로 된 공 간 이 며 , 하 부 바 닥 에 는 중 앙 에 원 형 구 역 을 중 심 으 로 백 색 실 선 을 그 어 총 19 개 구 역 으 로 나 누 었 고 , 개 방 공 간 바 닥 의 밝 기 는 200 룩 스 로 고 정 하 였 다 . 개 방 공 간 실 험 은 2 시 간 동 안 의 롤 루 엔 흡 입 을 마 친 백 서 를 측 정 전 약 1 시 간 동 안 측 정 환 경 에 충 분 히 적 응 시 킨 후 한 마 리 씩 공 간 바 닥 외 중 앙 원 형 구 역 에 조 용 히 놓 고 나 서 3 분 간 백 서 가 움 직 이 는

Pharm. Sor. Korea

Time (mill)

Fig. 1 — The change of toluene concentration in blood during and after the toluene inhalationO.OOO ppm) in rats.

Vertical lines indicate S.E.(n=10)

*P<0.05 C3 vs. A l

A l

：

C3

：

양 상 을 관 찰 하 는 것 으 로 공 간 하 부 의 원 안 에 그 려 진 실 선 과 백 서 의 발 자 국 과 만 나 는 점 의 숫 자 를 이 행 동 작

(ambulation), 앞 다 러 를 둘 고 주 위 를 경 계 하 는 행 동 을 직 립 동 작 (rearing), 얼 굴 을 쓰 다 듬 고 몸 을 할 는 행 동 을 세 안 및 세 신 동 작 (preening & grooming) 으 로 하 여 그 횟 수 를 기 록 하 였 다 . 또 한 , 실 험 중 에 는 갑 작 스 런 소 음 이 나 지 않 도 록 주 의 하 였 다 .

통계처리 - 모 든 수 치 는 산 술 평 균 소 표 준 오 차 로 표 시 하 였 고 . 통 계 처 리 는 Fisher^s PLSD 및 A N O V A test 를 이 용 하 여 분 석 하 였 으 며 , 전 항 목 에 대 하 여 5%

(p<0.05 ) 의 수 준 에 서 유 의 성 을 검 정 하 였 다 .

결과 및 고찰

혈중 폴루엔의 농도변화 - 1 회 및 반 복 흡 입 군 에 대 한 혈 중 롤 루 엔 농 도 의 측 정 온 흡 입 직 후 부 터 흡 입 중 단 후 2 시 간 까 지 는 30 분 간 격 으 로 그 이 후 부 터 4 시 간 동 안 은 1 시 간 간 격 으 로 총 8 시 간 에 걸 쳐 연 속 적 으 로 측 정 한 결 과 , 혈 중 최 고 농 도 는 두 군 모 두 흡 입 중 단 직 전 인 흡 입 2 시 간 대 에 나 타 났 으 며 , 농 도 는 1 회 흡 입 군 이 58.

13±4.63 ng/m/, 반 복 흡 입 군 이 54.24±6.87 나 g/m / 이 었 다 . 또 한 , 혈 중 틀 루 엔 의 농 도 는 반 복 흡 업 군 이 1 회 흡 입 군 에 비 하 여 전 반 적 으 로 낮 은 농 도 를 보 였 고 , 특 히 흡 입 중 단 후 90 분 과 120 분 에 서 유 의 하 게 낮 은 농 도 를 나

Time (day)

Fig. 2 — The change of ambulation in the toluene in ­ haled rats.

Vertical lines indicate S.E.(n=10) C O

：

：

Time (day)

Fig. 3 — The change of rearing in the toluene inhaled rats.

Vertical lines indicate S.E.(n=10) C O

：

타 내 었 다 {P<0.05)(Fig. 1). 이 는 Stum ph 등^■이 2, 500 ppm 농 도 의 틀 루 엔 을 하 루 에 3 시 간 썩 1 회 및 3 주 동 안 반 복 흡 입 투 여 한 결 과 3 주 반 복 흡 입 군 이 1 회 흡 입 군 에 비 하 여 혈 중 농 도 가 감 소 되 었 다 는 보 고 와 일 처 하 고 었 다 . Reas 등 *® 및 H im an ""*•은 이 러 한 현 상 이 간 내 복 합 기 눙 산 화 효 소 의 유 도 등 에 의 해 나 타 나 는 것 으 로 보 고 한 바 있 다 .

홈 업중의 행동변화 - 흡 입 중 의 행 동 변 화 에 서 흡 입 군 은 톨 루 엔 흡 입 투 여 직 후 부 터 약 10 분 동 안 은 비 교 적 정 상 적 인 행 동 을 보 였 으 나 , 흡 업 10 분 경 부 터 약 30 분 사 이 에 는 챔 버 안 을 돌 아 다 니 는 불 안 한 행 동 즉 대 조 군 에 비 하 여 stereotyped sniffing, gnaw ing, licking 등 의

se lf destructive behavior 및 약 간 의 과 운 동 성 을 보 였

--2

CO C3 50575S2

0lnl£/sums aoflelnqul^

OT

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스 pu/§n} poos u

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548 백승경■노일협

감 소 하 였 다 고 하 였 다 .

결 론

Time (iluy)

Fig. 4

luene inhaled rats.

Vertical lines indicate S.E.(n=10) C O

：

；

halation group( 2 hrs/day, 6 days/week x3

weeks).

고 , 흡 입 투 여 30 분 경 부 터 저 운 동 성 을 나 타 내 면 서 , asleep, stationary state 로 흡 입 투 여 중 단 시 까 지 거 의 움 직 이 지 않 는 기 면 상 태 를 유 지 하 였 으 며 이 러 한 억 제 적 인 행 동 은 1 회 흡 입 군 이 반 복 흡 입 군 에 비 하 여 좀 더 심 한 경 향 을 나 타 내 었 다 .

흡업중단후의 행동변화 - 자 발 운 동 량 을 나 타 내 는 이 행 동 작 (ambulation ) 은 대 조 군 에 비 하 여 흡 입 3 일 이 후 부 터 약 간 증 가 하 는 경 향 을 나 타 내 었 고 (Fig. 2), 직 럽 동 작 (rearing ) 도 반 복 흡 입 군 이 약 간 증 가 하 였 다 (Fig. 3).

또 한 . 세 안 및 세 신 동 작 (preening & grooming ) 은 반 복 흡 입 군 과 대 조 군 간 에 통 계 학 적 유 의 성 은 보 이 지 않 았 다

(Fig. 4).

이 상 의 결 과 에 서 , 흡 입 중 의 행 동 번 화 는 흡 입 약 30 분 이 후 부 터 저 운 동 성 을 나 타 내 면 서 흡 입 중 단 시 까 지 기 면 상 태 를 유 지 하 였 으 나 1 회 흡 입 군 이 반 복 흡 입 군 에 비 하 여 좀 억 제 적 인 행 동 을 나 타 내 었 으 며 , 흡 입 중 단 후

30 분 에 실 시 하 였 던 개 방 공 간 실 험 에 서 유 의 한 차 이 를 나 타 내 지 않 은 것 으 로 보 아 롤 루 엔 흡 입 투 여 에 따 른 행 동 번 화 는 혈 중 롤 루 엔 외 농 도 및 내 성 과 관 련 이 있 을 것 으 로 사 료 되 나 , 추 후 에 는 틀 루 엔 외 흡 입 투 여 에 따 른 뇌 신 경 전 달 물 질 의 번 화 등 의 연 구 와 도 관 련 지 어 종 합 적 인 관 단 이 되 어 져 야 할 것 으 로 생 각 된 다 . 톨 루 엔 흡 입 투 여 시 행 동 번 화 에 대 한 연 구 로 서 Him nan ®은 틀 루 엔 을 고 농 도 로 단 시 간 노 출 하 였 을 때 운 동 량 이 증 가 되 고 , 아 급 성 으 로 반 복 투 여 시 에 는 감 소 되 는 biphasic effect 를 나 타 낸 다 고 보 고 한 반 면 , Lee 등*^"'은 저 농 도 에 서 는 운 동 성 의 증 가 를 보 이 나 고 농 도 에 서 는 운 동 성 이 오 히 려

3,000±200ppm 의 농 도 로 톨 루 엔 을 1 회 및 반 복 흡 입 투 여 한 백 서 에 서 시 간 경 파 에 따 른 혈 중 틀 루 엔 의 농 도 번 화 행 동 변 화 에 대 하 여 실 험 한 걸 과 는 다 옴 과 같 다 .

1) 혈 중 톨 루 엔 외 농 도 는 210 및 240 분 에 서 반 복 흡 업 군 이 1 회 흡 입 군 에 비 하 여 낮 았 다 . 혈 중 최 고 농 도 는 두 군 모 두 흡 입 중 단 직 전 인 흡 입 120 분 대 에 나 타 났 고 ,

농 도 는 1 회 흡 입 군 이 58.13±4.63ng/m/, 반 복 흡 입 군 이 54.24±6.87 나 g/m/ 이 었 다 .

2) 흡 입 중 의 행 동 번 화 는 톨 루 엔 흡 입 직 후 부 터 약

30 분 동 안 온 약 간 의 운 동 량 의 증 가 와 흥 분 된 행 동 을 나 타 내 었 으 나 , 흡 입 30 분 이 후 부 터 는 조 용 히 잠 자 는 듯 한 억 제 적 인 행 동 이 지 속 되 었 으 며 , 1 회 흡 입 군 이 반 복 흡 입 군 에 비 하 여 억 제 적 인 행 동 을 나 타 내 었 다 .

3) 흡 입 중 단 후 개 방 공 간 실 험 의 결 과 는 이 행 동 작

(ambulation), 직 립 동 작 (rearing), 세 안 및 세 신 동 작

(preening & grooming ) 이 대 조 군 과 실 험 군 간 에 유 외 한 차 이 를 나 타 내 지 않 았 다 .

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