화학 무기 - 신경가스

화학 무기들: 신경 인자들

여러분들은 전쟁 혹은 테러공격 도중에 있음직한 화학물질들의 사용에 관해 신문이나 잡지의 기사를 읽어보았을 수도 있겠지요. 이런 화학물질들의 다수는 신경계에 영향을 미치기에 ‘신경인자(nerve agents)’라고 불립니다. 이들은 살충제와 유사하며 사람들이 이에 노출되었을 경우 치명적일 수 있습니다. 불행히도 이미 이런 일이 일어난 적이 있지요. 1995년 3월 20일, 도쿄 지하철에 “사린(Sarin)”이라고 불리는 신경가스가 방사되었을 때 20명이 사망하고 5천명이 넘는 사람들이 부상을 입었습니다. 사람들은 중동에서의 무력충돌(“걸프전”)동안에도 신경 인자에 노출되었을 가능성이 있습니다. 많은 국가들이 이러한 위험한 무기들을 사용 할 수 있으며 이런 화학물질들에 대한 인체 노출 역시 미래에 일어날 수 있습니다. 역사 대부분의 신경 인자들은 “organophosphates”라고 불리는 일군의 화학물질들에 속합니다. 이러한 화학물질들은 1854년에 처음 만들어졌으며 이는 해충 제어 및 작물 보호에 사용되기 위하여 개발되었습니다. 첫 번째 군(軍)용 신경 인자는 “Tabun“ 혹은 “GA”라 일컬어졌는데 독일에서 1936년에 개발되었습니다. ”사린“혹은 ”GB”라는 명칭의 또 다른 신경 인자가 1938년에, “Soman“혹은 ”GD”는 1944년에 개발되었습니다. 이러한 신경인자들은 2차 세계대전 중 독일군에 의해 사용된 것 같지는 않습니다. 그러나 독일군은 엄청난 양의 Tabun과 Sarin을 보유하고 있었다고 추정됩니다. 미국과 러시아는 전후 이러한 신경 인자들을 계속해서 생산 및 보유해 왔습니다. 1950년대에는 “VX”라고 불리는 또다른 신경 인자가 영국에서 개발되었습니다.

명칭	첫 생산(연도)	호흡시 치사량(mg*min/m3)	피부접촉시 치사량(mg)
Tabun (GA)	1936	150-400	1,000-1,700
Sarin (GB)	1938	75-100	1,000-1,700
Soman (GD)	1944	35-50	50-100
VX	1952	10	6-10

이보다 훨씬 덜 알려진 GE, GF, VE, VG and VM와 같은 신경 인자들도 있습니다. 이 화학물질들을 치사랑 이상 들이마시게 되면 15분 안에 사망할 수 있습니다. 치사량 이상의 피부 접촉 시에는 1-2분 안에 사망하게 될 수도 있지요! 이 화학물질들이 얼마나 치명적인지를 알아보려면, 수학에 대입해 보십시오.

1 킬로그램 = 1,000 그램 = 2.2 파운드
   1 그램  =   1,000 밀리그램 = 0.0022 파운드
   10 밀리그램 = 0.000022 파운드

10 밀리그램 (0.000022 파운드) 는 겨우 쌀 한 톨 정도의 양입니다!! 신경 인자들은 깨끗하며 색깔이 없고 무향이거나 아주 희미하고 달콤한 향이 납니다. 그것들은 매우 위험하며 공기 중으로 혹은 피부와의 접촉을 통하여 인체에 침투할 수 있습니다. 이들은 폭탄, 미사일, 분사 탱크, 로켓 그리고 지뢰를 통해 방사될 수 있지요. VX가 가장 치명적이며 Tabun이 (여전히 위험하긴 하지만)가장 덜 위험합니다. 신경 인자들은 공기보다 밀도가 높아서 특히 저지대의 사람들에게 위험합니다.

대처법 아세틸콜린(Acetylcholine) 은 중추와 말초신경계에서 발견되는 흔한 신경전달물질입니다. 아세틸콜린이 축삭종말(axon terminal)에서 분비될 때, 시냅스의 반대편(시냅스 뒤편의 막)에 있는 수용체에 연결되기 위해 시냅스의 틈을 가로질러 이동합니다. 말초신경계에서, 아세틸콜린은 근육 수축을 제어하는 역할을 하는 신경근육 이음부(neuromuscular junction)에 위치하고 있습니다. 아세틸콜린은 자율신경계에서도 사용됩니다. 아세틸콜린의 활동은 아세틸콜린을 분해하는 아세틸콜린에스테라제(AChE, acetylcholinesterase)라고 불리는 효소에 의해 중단됩니다. 신경 인자들은 AChE 분자의 일부에 달라붙게 되는데, 이는 AChE를 비활성 상태에 있게 하고 AChE의 작용을 차단합니다. 따라서,
아세틸콜린의 활동을 제어할 수단이 사라지게 되어 시냅스에 아세틸콜린이 쌓이게 됩니다. 아세틸콜린 이 녀석은 계속해서 활동하게 되죠. 아세틸콜린 시냅스 아세틸콜린의 일반적 전달형태 ACh = 아세틸콜린
E = 아세틸콜린 분해효소
아세틸콜린은 축삭종말에서 분비됩니다. 이는 시냅스 틈을 가로질러 이동한 후, 시냅스 뒤쪽 막의 수용체와 결합하게 됩니다. 신경 인자들은 아세틸콜린의 활동을 막는 아세틸콜린 분해효소의 능력을 차단시킵니다. 아세팉콜린은 계속 활동하게 되고 그 결과 시냅스에 더 많은 아세틸콜린이 쌓이게 됩니다. 신경인자 중독의 증상들 신경 인자들은 아세틸콜린을 신경전달물질로 사용하는 모든 시냅스를 공격합니다. 이는 중추신경계와 말초신경계 둘 다 공격받음을 뜻하죠. 신경 인자 중독 증상은 다음을 포함합니다:
신경근육에 미치는 효과
자율신경계에 미치는 효과
중추신경계에 미치는 효과 수축 허약 마비 호흡기능 상실 시야 축소 동공 축소 침흘림 발한 설사 현기증 복통 구토 두통 반복성 경련 혼수상태 호흡정지(Respiratory arrest) 착란증상 불분명발음 우울증 호흡 저하
신경 인자에 노출되었을 때의 치료법 신경 인자에 노출된 사람의 응급 치료는 물로 눈과 피부를 깨끗이 씻어내는 것을 포함합니다. 묽게 처리한(0.5%) 표백용액 역시 가능하다면 피부에 처치해야 합니다. 아트로핀(atropine)과 염화프랄리독심(pralidoxime chloride)이라는 두 약물이 신경 인자 중독의 해독제로서 사용되고 있습니다. 아트로핀은 이미 시냅스에 존재하는 아세틸콜린이 활동하지 못하도록 아세틸콜린 수용체의 일부를 차단하는 역할을 합니다. 프랄리독심은 신경인자가 아세틸콜린 분해효소에 흡착하는 것을 방해하는 역할을 합니다. 이 두 약물은 Mark I 이라 불린 해독제 키트(kit)의 형태로 걸프전 중 미군에게 지급되었습니다. 디아제팜(Diazepam, 발륨Valium이라는 상품명으로 판매)은 신경인자 노출에 의해 야기되는 반복성 경련과 발작을 감소시키기 위해 사용될 수 있습니다. 아트로핀의 효능 신경인자가 존재할 때 아세틸콜린의 전달에 아트로핀이 미치는 영향 ACh = 아세틸콜린
E = 아세틸콜린 분해효소\\ 아세팉콜린은 축삭종말에서 분비됩니다. 이는 시냅스 틈을 가로질러 시냅스 뒤쪽 막에 있는 수용체와 결합하죠. 신경인자들은 아세틸콜린의 활동을 저지하는 아세틸콜린 분해효소의 능력을 발휘하지 못하게 합니다. 아트로핀은 아세틸콜린이 활동하지 못하도록 수용체를 차단합니다. 신경인자나 아세틸콜린 분해효소에 직접적으로 미치는 효과는 없다는 것을 기억하세요!

 

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신영록 번역. 배정옥 검토.

 

청소년을 위한 신경과학 (tistory.com)

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