1. 테트로도톡신(Tetrodotoxin)
2. 테트로도톡신의 국내외 오염 현황
3. 테트로도톡신의 분석법
4. 테트로도톡신 급성독성
5. 테트로도톡신 반복투여독성
6. 테트로도톡신 이성질체 독성등가계수(TEF) 적용
7. 테트로도톡신 국내 관리 동향
8. 테트로도톡신 국외 관리 동향
9. 결론
1. 테트로도톡신(Tetrodotoxin)
테트로도톡신(Tetrodotoxin, TTX)은 강력한 신경독소로, 신경 및 근육 신호 전달을 차단하여 신경근 마비를 유발한다. 이 독은 참복과(Tetraodontidae)에서 유래한 이름으로, 복어 외에도 문어, 개구리, 복족류, 불가사리 등 해양 생물에서 발견된다(Lago et al. 2015). 또한 Yasumoto et al. (1986)에 따르면 홍조류(Jania sp.)에서 TTX의 검출이 확인되었다. 이는 홍조류가 TTX의 초기 공급원으로 작용할 가능성을 시사하며, 해양 생태계에서 먹이 사슬을 통해 복어 및 게와 같은 상위 포식자로 독소가 전파되고 생물농축이 일어날 수 있음을 보여준다.
TTX의 분포는 지역, 계절, 개체에 따라 다양하게 나타나며, 유럽, 아시아, 태평양 지역에서 주로 발견된다(Blanco et al. 2019; Biessy et al. 2020). 복어 체내의 TTX는 간, 생식소, 혈액, 피부에 많이 분포하고 있으며, 생물이 죽거나 손질이 잘못되면 독소가 근육으로 확산되어 중독될 위험이 있다(Cohen et al. 2009; Katikou et al. 2022).
TTX는 나트륨 채널을 차단하여 신경 및 근육의 활동 전위를 억제하는데, 중독 시 위장 증상(메스꺼움, 구토, 설사, 복통)과 감각 이상, 마비, 호흡 부전 등의 심각한 신경학적 증상을 유발하며, 심한 경우 사망에 이를 수 있다(Islam et al. 2018; Katikou et al. 2022; Mi and Liu 2024). TTX의 구조는 1950년대 결정화 과정을 통해 밝혀졌으며, 분자식은 C11H17O8N3이다. TTX는 탄소고리와 구아니딘기, 6개의 하이드록실기(-OH)를 가진 헤테로사이클릭 화합물로, 일반적으로 염형태로 존재하며 현재까지 20개 이상의 유사체가 발견되었다(Fig. 1). 대표적인 유사체로는 4-epiTTX, 11-oxoTTX, 6,11-dideoxyTTX가 있다(Hinman and Du Bois 2003; Park et al. 2021; Mi and Liu 2024).
2. 테트로도톡신의 국내외 오염 현황
TTX는 매우 강력한 해양생물독소로 매년 TTX 고농도 함유 해양동물 섭취로 인한 중독 사고가 발생하고 있는 것으로 나타났다. 중독을 일으키는 해양동물은 복어, 복족류, 두족류가 포함되어있는데, 그 중 복어가 전체 약 60%로 가장 많은 중독 사례를 일으켰으며, 복족류가 약 21%로 두 번째로 유독한 해양동물로 확인되었다(Guardone et al. 2020).
TTX 중독 사례는 대부분(88.6%) 아시아에서 발생하였으며, 중국, 대만, 베트남에서는 주로 복족류 섭취로 인한 식중독 사례가 보고 되었다(Jo et al. 2014; Hong et al. 2023). 이러한 중독 사례는 주로 Nassarius 및 Oliva 속 복족류에서 발견되며, 이들 종은 모래-진흙 해안에 분포한다. 현재까지 13종 이상의 Nassarius 속 달팽이에서 TTX가 검출되었으며, 대표적으로 N. glans, N. papillosus 등이 있다. 이러한 복족류는 우리나라 제주도에서도 고밀도로 서식하고 있어, 지역 주민과 관광객에게 노출될 가능성이 있다. 해당 복족류를 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)와 Liquid Chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)로 분석한 결과, TTX와 유사체가 검출되었지만, 개별 최대 독성은 1.05 μg 수준으로 확인되었다. 따라서 다량 섭취할 경우 잠재적으로 중독의 위험이 존재한다(Hong et al. 2023).
TTX 인체노출 사례에서 중독된 환자들의 주요 증세는 4단계로 구분되며, 중증일수록 잠복기가 짧은 것으로 보고된다(30분-6시간). 1단계는 입 주위 감각 이상 또는 소화기계 증상이 나타난다. 2단계는 감각 이상의 진행되며, 반사 기능은 유지되지만 초기 운동마비가 발생한다. 3단계는 의식은 정상인 상태에서 저혈압이나 청색증을 동반한 협조 운동 장애 증상이 발생한다. 마지막으로 4단계는 호흡마비, 의식장애가 발생하며, 즉시 치료하지 않으면 사망에 이를 수 있다(Ahn et al. 1999).
3. 테트로도톡신의 분석법
TTX을 검출하는 방법으로는 항원-항체 반응을 이용한 ELISA분석법과 HPLC-UV 및 LC-MS/MS 등의 기기분석법, 마우스 생물검정법(Mouse bioassay, MBA) 등이 주로 사용되고 있다(Kang et al. 2012; Reverté et al. 2015). MBA는 최초의 TTX 검출 시험법으로 개발되었으나, 특이성이 낮고 윤리적 문제가 제기되어 대체 시험법 연구가 지속되고 있다(Park et al. 2021). TTX 검출 시험법에 따라 추출대상, 추출방법, 측정 민감도가 다르게 구성되는데, 이를 Table 1에 요약하여 정리하였다.
Table 1.
Comparison of TTX analytical techniques.
| Analytical techniques | Sample | Sample Preparation | Sensitivity | Reference |
| MBA | Lagocephalus sceleratus | Extraction sample with 0.1% acetic acid |
LOD 1.1 μgTTXeq/g | Katikou et al. (2009) |
| MBA | Lagocephalus lagocephalus | Extraction sample with 0.1% acetic acid | - | Saoudi et al. (2011) |
| MBA | TTX standard | Outained from CIFGA (Lugo, Spain) |
LOD 0.5 ng/mL | Abal et al. (2017) |
| MBA | TTX Pellets |
TTX standard solution loaded onto pellet using a bottom spray fluid bed |
LOD 0.5 ng/mL | Hong et al. (2018) |
| ELISA | Lagocephalus sceleratus | Extraction sample with 0.1% acetic acid |
LOD 2.2 μg/g | Akbora et al. (2020) |
| ELISA | Sphoeroides pachygaster |
Extraction sample with 0.1% acetic acid Evaporated and dissolved in methanol |
LOD 0.23 μg/g | Reverté et al. (2015) |
| SPR | Sphoeroides pachygaster |
Extraction sample with 0.1% acetic acid Evaporated and dissolved in methanol |
LOD 0.43 μg/g | Reverté et al. (2015) |
| LC-MS/MS | Lagocephalus sceleratus |
Extraction sample with 0.1% acetic acid SPE clean up |
LOD 0.001-0.019 μg/g | Christidis et al. (2021) |
| LC-MS/MS | Lagocephalus sceleratus |
Extraction sample with 1% acetic acid (Methanol) SPE clean up |
LOD 0.3 μg/g | Kosker et al. (2018) |
| LC-MS/MS | Sphoeroides pachygaster |
Extraction sample with 0.1% acetic acid Liquid-liquid partition with hexane |
LOD 0.05 μg/g | Rambla-Alegre et al. (2017) |
| LC-MS/MS | Lagocephalus sceleratus |
Extraction sample with 0.1% acetic acid Evaporated and dissolved in methanol | LOD 0.08 μg/g | Rodríguez et al. (2012) |
| LC-MS/MS | Marthasterias glacialis, Asterias rubens, Echinus esculentus, Charonia lampas, Ophidiaster ophidianus, Umbraculum umbraculum, Paracentrotus lividus, Sphaerechinus granularis, Diadema africanum, Aplysia depilans, Holothuria sanctori, Sphoeroides marmoratus |
Extraction sample with 1% acetic acid (Methanol) SPE clean up Dry and dissolved in methanol |
LOD 1.64 ng/g | Silva et al. (2019) |
| LC-MS/MS | - |
Extraction sample with 0.1% acetic acid SPE clean up |
LOD Muscle 0.03 μg/g Skin 0.04 μg/g Ovary 0.08 μg/g Liver 0.05 μg/g | Kang et al. (2012) |
ELISA 분석법은 항원과 항체의 특이적 결합을 이용하여 시료 내 항원의 존재와 농도를 검출하며, 높은 민감도와 특이성을 가지고 있어 다양한 매트릭스에 적용할 수 있다. 또한 신속한 처리 시간 덕분에 독소 스크리닝 테스트에 적합한 분석법이다(Akbora et al. 2020). ELISA는 MBA와 비교하였을 때, 검출한계(Limit of Detection, LOD)는 0.23 mg/kg로 더 높은 민감도를 보이지만, 독성용량이 과대평가 될 수 있는 우려가 있다(Reverté et al. 2015).
LC-MS/MS는 복어의 고지방 및 저지방 조직에서 TTX를 검출할 수 있고, LOD값이 0.01-0.3 μg/kg으로 높은 특이성과 민감도를 장점으로 한다(Kosker et al. 2018; Christidis et al. 2021). 하지만 복잡한 분석 절차와 높은 기기 및 분석 비용, 표준품의 필요성 등의 단점이 있다(Viallon et al. 2020).
4. 테트로도톡신 급성독성
TTX의 독성 작용 기전은 주로 신경 및 근육 전도를 억제하는 능력에 기반하며, 전압 개폐형 나트륨 채널의 특정 부위에 선택적으로 결합하여 나트륨 채널 차단제 역할을 한다. 독특한 화학구조의 TTX 분자는 신경 세포막을 통한 나트륨 이온의 이동을 차단한다(Geffeney et al. 2019).
생리학적 pH에서 TTX는 양전하를 띠는 활성 부위를 형성하며, 나트륨 채널의 수용체 단백질에 있는 음전하를 띤 카보닐 그룹과 특이적으로 상호작용한다(Fozzard and Lipkind 2010). 나트륨 채널을 차단되면 신경 및 근육 세포에서 활동 전위의 탈분극과 전도가 억제되어 신경 및 근육 마비가 발생한다(Narahashi 2008).
TTX 급성독성시험은 주로 랫드(Rat)와 마우스(Mouse)를 대상으로 하며, 중독 시 근력감소, 호흡근 억제 등이 나타나는 것으로 보고되었다. 이러한 증상은 나트륨 채널 차단에 의해 발생하며, 신경 신호 전달과 근육 수축에 영향을 미친다(Finch et al. 2018; Wang et al. 2023).
TTX 투여 방법으로는 경구 투여, 복강 내 주사, 근육 주사 등이 있고 투여 방법에 따라 발현 정도가 다르게 나타난다. 독성값은 주로 반수치사량(Lethal Dose 50, LD50) 또는 최대 무독성 용량(No Observed Adverse Effect Level, NOAEL)으로 표현한다. LD50은 실험군의 50%가 사망에 이르는 용량을 의미하며, NOAEL은 유해한 영향이 관찰되지 않는 가장 높은 용량을 의미한다. 복강 내 주사나 근육 주사는 소화 과정을 거치지 않으므로 경구 투여에 비해 혈액에 빠르게 흡수되어 더 낮은 농도에서도 빠르게 증상이 나타난다(Finch et al. 2018).
마우스에 TTX를 근육 주사한 결과, TTX 혈중 최대 농도는 10분 내로 도달했으며, 체내 체류 시간은 평균 1.62시간, 반감기는 2.31시간으로 확인되었다(Hong et al. 2017). 경구 투여 실험에서 2시간 내 가장 높은 농도에 도달하였고, 체내에서 완전히 제거되는데 7일이 소요되었다(Zhong et al. 2023).
TTX의 주 배출경로는 소변과 대변으로 배출되는 것으로 보고된다. 마우스를 대상으로 ADME (Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion) 연구에서 투여 경로에 따른 배출 경로가 다르게 나타났는데, 마우스에 근육 주사 시 대부분 소변으로 배출되고(Hong et al. 2017), 경구 투여 시 대변에서 80%이상이 검출됐다(Kim et al. 2023).
마우스와 랫드를 대상으로 수행한 TTX 급성독성평가는 투여 경로에 따라 독성값이 다르게 나타났다. 경구 투여의 LD50값은 232-603 μg/kg b.w로 나타났으며, 복강 내 주사는 9-11 μg/kg b.w로 확인되었다. 투여방법에 따른 LD50값은 표로 요약하여 정리하였다(Table 2).
Table 2.
In vivo toxicity of TTX group toxins.
| Species | Toxin |
Administration pathway |
Endpoint (μg/kg b.w.) | Reference | |
| Swiss mice | TTX | oral | LD50 | 232 | Abal et al. (2017) |
| NOAEL | 75 | ||||
| Swiss webster mice | TTX | oral | EC50 | 1.08 | Marcil et al. (2006) |
| Mice | TTX | Intraperitoneal | LD50 | 10 | Botana et al. (2017) |
| 11-deoxy-TTX | 70 | ||||
| 6,11-dideoxy TTX | 420 | ||||
| 11-oxo-TTX | 16 | ||||
| 4-epi-TTX | 64 | ||||
| 6-epi-TTX | 60 | ||||
| 4,9-Anhydro-TTX | 490 | ||||
| 11-nor-TTX-6(S)-ol | 54 | ||||
| 11-nor-TTX-6(R)-ol | 70 | ||||
| Swiss albino mice | TTX | Intraperitoneal | LD50 | 10 | Finch et al. (2018) |
| oral | 603.4 | ||||
| Institute of cancer research (ICR) mice | TTX | Intramuscular | LD50 | 8.6 | Wang et al. (2023) |
| oral | 378.7 | ||||
| BALB/c mice | TTX | - | LD50 | 10 | Xu et al. (2005) |
| Rat | TTX | Intraperitoneal | LD50 | 11 | Marcil et al. (2006) |
| Sprague-Dawley rats | TTX | oral | LD50 |
441.2 (female) 574.0 (male) | Hong et al. (2018) |
5. 테트로도톡신 반복투여독성
TTX 장기간 노출에 의한 독성은 반복투여 독성평가를 수행하여 확인되었다. 실험은 TTX를 28일간 경구 투여하고 체중, 음식 섭취량, 이뇨 작용 및 행동 변화 등을 관찰하였다. 실험결과, 75 μg/kg보다 높은 농도의 TTX를 처리한 실험군에서 40% 이상 개체가 사망하였으며, 사구체 세포 파괴로 인한 여과 장벽 손상이 나타났다. 이로 인해 항이뇨 효과가 발생하고 소변 생성 능력이 현저히 떨어졌다(Boente-Juncal et al. 2019).
6. 테트로도톡신 이성질체 독성등가계수(TEF) 적용
최근 분석 방법의 발전으로 유사체의 농도를 정확하게 측정할 수 있게 되었지만, 유사체마다 독성이 다르기 때문에 이를 종합적으로 평가하기 위한 기준이 필요하다. 이러한 필요성에 따라 독성 등가 계수(Toxicity Equivalency Factors, TEF)가 도입되었다. TEF값은 유사체의 독성을 기준 물질과 비교하여 상대적인 독성 값을 부여하여 전체 독성을 평가하는 데 활용할 수 있다(Botana et al. 2017).
New Zealand의 Ministry of Primary Industries (MPI)는 복강 내 주사를 통해 마우스를 대상으로 급성독성시험을 진행하였고, 이를 바탕으로 TEF값을 제시했다(Boundy and Harwood 2020). Alkassar et al. (2023)은 기존 연구 결과를 종합하여 TEF값을 제시하였으나, 데이터의 편차가 크고 독성값이 정해지지 않은 연구들도 포함되어 있어 독성값이 과대평가 될 가능성이 있다.
TEF값은 유사체의 독성을 일관되게 평가하고 관리하기 위해 중요한 역할을 한다. 그러나 TEF값은 연구 방법, 실험 대상, 독성 데이터의 출처 등에 따라 달라질 수 있으며, 이를 산출하는 데 사용된 데이터의 질과 다양성에 따라 신뢰도에 차이가 생길 수 있다. 특히, Boundy and Harwood (2020)와 EFSA (2017)에서 제시한 TEF값은 동물 실험 데이터를 기반으로 하고 있어 급성 독성 평가에 초점이 맞추어져 있는 반면, Alkassar et al. (2023)에서는 TTX 관련 문헌 리뷰를 통해 다양한 연구 결과를 종합한 값으로, 여러 독성 연구의 데이터를 검토하여 평가 결과를 제시했다. 각 기관 및 연구에서 제시한 TEF값은 독성 관리와 규제 설정에 중요한 참고 자료가 되며, 이를 비교함으로써 독성 평가의 일관성을 확보할 수 있다(Table 3).
Table 3.
Comparison of TTX group toxin TEF values.
| TTX group |
LD50 (mouse, i.p) (μg/kg) (Boundy and Harwood 2020) |
TEF (Boundy and Harwood 2020) |
TEF (Alkassar et al. 2023) |
TEF (EFSA 2017) |
| TTX | 10 | 1 | 1 | 1 |
| 4-epiTTX | 64 | 0.156 | 0.16 (MBA) | 0.16 |
| 4,9-anhydroTTX | 490 | 0.019 | 0.02 (MBA) | 0.02 |
| 6-epiTTX | 60 | 0.167 | 0.17 (MBA) | 0.17 |
| 5-doxyTTX | >320a | 0.030e | 0.01 (MBA) | 0.01 |
| 11-deoxyTTX | 71 | 0.134 |
0.14 (MBA) 0.573 (CBA) | 0.14 |
| 8,11-dideoxyTTXb | >700a | 0.013 | - | - |
| 5,11-dideoxyTTX | >550a | 0.016 | 0.750 (CBA) | - |
| 6,11-dideoxyTTX | 420 | 0.021 |
0.02 (MBA) 0.005 (CBA) | 0.02 |
| 11-norTTX-6(R)-ol | 70 | 0.129 | 0.17 (MBA) | 0.17 |
| 11-norTTX-6(S)-ol | 54 | 0.168 |
0.19 (MBA) 0.404 (CBA) | - |
| 11-oxoTTX | 16c | 0.656 |
0.75 (MBA) 1.621 (CBA) | 0.75 |
| 5,6,11-trideoxyTTX | 750d | 0.011e |
0.01 (MBA) 0.011 (CBA) | 0.01 |
| Tetrodoni acid | 30000 | 0.0003 | - | 0.00 |
| 4,4a-anhydroTTX | - | - | 0.0014 (CBA) | - |
7. 테트로도톡신 국내 관리 동향
현재 국내에서는 TTX에 대한 규제를 식용 가능한 복어 21종(Table 4)에 한정하여 관리하고 있다. 일반인이 식용 복어를 정확히 식별하기 어려운 점과 복어 조리에 있어 혈액, 안구, 아가미, 내장 등의 제거가 반드시 필요하다는 점을 고려할 때, 이러한 작업은 전문 지식을 갖춘 자격 보유자만이 수행할 것을 권장하고 있다. 이에 따라 식품의약품안전처(Ministry of Food and Drug Safety, MFDS)는 복어의 안전한 유통 및 섭취를 위해 복어조리사 자격증 소지자만이 복어를 취급할 수 있도록 제도적으로 관리하고 있다(MFDS 2022).
Table 4.
21 Types of Edible Pufferfish in Korea.
또한, MFDS는 TTX에 대한 기준을 ‘식품일반의 기준 및 규격’ 중 수산물 항목에 명시하고 있으며, 식용 복어의 육질과 껍질에서 TTX 함량을 10 MU/g 이하로 제한하고 있다(MFDS 2024). 이는 복어 섭취로 인한 중독 사고를 예방하기 위한 최소 기준으로, 독성 물질의 잔류 허용치를 명확히 설정함으로써 소비자 안전을 도모하고 있다.
8. 테트로도톡신 국외 관리 동향
현재 TTX 관련 안전 기준은 EFSA (European Food Safety Authority)에서 제시한 급성독성참고치(Acute Reference Dose, ARfD)와 일본의 최소 치사 투여량(Minimum Lethal Dose, MLD) 규제를 기반으로 하고 있다(Table 5). 이러한 기준은 섭취 안전성을 보장하기 위한 과학적 근거로 활용되고 있다.
EFSA는 복어독을 활용한 MBA 기반 연구를 통해 TTX의 ARfD를 제시했다. MBA 경구 투여 연구에서 NOAEL값은 75 μg/kg로 확인 되었지만, 치사량 기준 용량은 112 μg/kg였다. 따라서 그룹 크기에 따라 결과의 차이가 발생하는 것을 고려하여 최종 NOAEL값을 25 μg/kg로 하향 조정하고 표준 불확실성계수 100을 적용하여 ARfD를 0.25 μg/kg로 설정했다(EFSA 2017).
Yakes et al. (2011)에 따르면, 미국은 TTX 유사독소인 삭시톡신(Saxitoxin, STX)에 대한 규제 기준은 80 μg STX eq/100 g tissue로 설정하였지만, 식품 내 TTX에 대해 명시적 기준은 없다. 이는 미국 내에서 합법적으로 판매되는 제품에 TTX가 포함될 가능성이 없다는 사실에 기인한다. 다만, 일본산 복어 Takifugu rubripes 한 종만이 제한적인 조건하에 수입이 허용되며, 이 제품은 일본에서 가공되고 안전성이 인증된 후에만 수입된다.
Katikou et al. (2022)에 따르면, 현재 TTX를 공식적으로 규제하고 있는 국가는 일본 뿐이며, 일본은 성인 체중 50 kg을 기준으로 MLD를 2 mg으로 설정했다(Noguchi and Ebesu 2001). 또한 식품으로 섭취 가능 기준(Aceeptability Limit, AL)으로 TTX 함량을 10 MU TTX eq/g 또는 2.2 μg TTX eq/g으로 규제하는 것으로 보고된다(Katikou et al. 2009).
Table 5.
Current Status of Human Exposure Safety Standards for TTX.
| Organization | Endpoints | Uncertainty factor | ARfD | Reference | |
| EFSA | NOAEL | 25 μg/kg | 100 | 0.25 | EFSA (2017) |
| Japan | MLD | 40 μg/kg | - | - | Noguchi and Ebesu (2001) |
| Japan | AL | 10 MU TTX eq/g, 2.2 μg TTX eq/g | Katikou et al. (2009) | ||
9. 결론
기후 변화로 인해 국내 연안에서도 해양생물독소 중 하나인 TTX를 생성하는 미세조류의 출현이 관찰되고 있다. 현재 국내에서는 식용 복어 21종을 대상으로 TTX를 관리하고 있으나, TTX에 오염된 수산물의 섭취와 관련된 인체 노출량에 대한 안전 기준은 명확히 제시되어 있지 않은 상황이다. 따라서 효과적인 독소 안전 관리를 위해 특정 생물에 국한된 규제 대신, 계절적 변화, 지역적 특성, 생물학적 조건에 기반한 독소 검출 기준을 설정하고 고위험 지역 및 생물에 대한 모니터링을 강화할 필요가 있다.
본 연구에서는 국내외에서 보고된 TTX의 독성 정보, 최신 분석 방법, 인체 노출 사례, 그리고 각국의 관리 현황 등을 종합적으로 조사하였다. 이러한 폭넓은 조사는 향후 TTX의 안전 관리 강화와 관련 정책 수립에 기초자료로 활용될 것이며, 국민 건강 보호 및 해양 식품 안전성 확보에도 기여할 것으로 기대된다.
