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서희 소
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1 한국산업위생학회지, 제24권제3호 (2014) ISSN (Print) ISSN (Online) Original Article 산화네오디뮴기도투여에따른폐내활성산소종발생및 DNA의산화적손상 김종규 1 ㆍ김수진ㆍ강민구 2 ㆍ송세욱 * 1 한국산업안전보건공단산업안전보건연구원 2 한국산업안전보건공단전남동부지도원 The Effect of Neodymium Oxide on the Generation of Reactive Oxygen Species and DNA Oxidative Damage by Intratracheal Instillation Jong-Kyu Kim 1 ㆍSoo-Jin KimㆍMin-Gu Kang 2 ㆍSe-Wook Song * 1 Occupational Safety and Health Research Institute, KOSHA 2 Jeonnam Dongbu Area Office, KOSHA ABSTRACT Objectives: This study was performed to assay the effect of neodymium oxide on the generation of reactive oxygen species and DNA oxidative damage by intratracheal instillation. Methods: Two groups of rats were exposed to neodymium oxide(nd 2O 3) via intratracheal instillation with doses of 0.5 mg and 2.0 mg, respectively. At two days and at 12 weeks after exposure, the contents of neodymium oxide in the lung, liver, kidney, heart and brain, leukocyte, olive tail moment, ROS, RNS, lactate dehydrogenase, albumin, cytokine and MDA from BALF were measured. Results: Neodymium oxide contents in the liver, kidney, heart, and brain were detected at less than 1 μg/g tissue concentration. However, in the lungs at four weeks the highest amount were detected and then found to be drastically reduced at 12 weeks. ROS and RNS in bronchoalveolar lavage increased in concentration dependently at two days, four weeks and 12 weeks after neodymium oxide instillation. However, ROS and RNS decreased with the passage of time. At two days the total number of WBC in BALF in the high concentration group was significantly increased, and at four weeks the total number of WBC were significantly increased in the low and high concentration groups(p<0.01). At two days after exposure, the LDH of the low and high concentration groups was significantly increased. At 12 weeks, only the LDH of the high concentration group was significantly increased compared to in the control group(p<0.01). As a result of Comet assay, after two days, damage to the DNA of the low and high concentration groups was observed. Conclusions: Intratracheal instillation of neodymium oxide induces the generation of ROS and DNA damage in rats. Key words: bronchoalveolar lavage, Comet assay, Neodymium oxide, ROS I. 서론희토류금속원소는첨단산업의비타민이라고한다. 이는현대첨단산업에서꼭필요하다는측면에서인체의비타민에비유되고있으며국가전방주력산업 에서반드시필요한필수금속으로그사용및중요성이강조되고있으며, 특히 17가지의희토류금소원소중특성이탁월하고, 생산량이많은원소중하나인네오디뮴은 (Park, 2012), CAS number가 이며, 분자식은 Nd 2O 3 이다. 분자량은 g/mol 이 *Corresponding author: Se-Wook Song, Tel: , s88093@kosha.net Occupational Safety and Health Research Institut. KOSHA. 400 Jongga-ro, Jung-gu, Ulsan Received: July 11, 2014, Revised: September 3, 2014, Accepted: September 5, 2014 This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 336

2 산화네오디뮴기도투여에따른폐내활성산소종발생및 DNA 의산화적손상 337 며, 밝은푸른회색을띈육방정계결정구조이다. 밀도는 7.24 g/ cm3이며, 녹는점은 2,233 C이고, 끓는점은 3,760 C이다이다 (Wikimedia Foundation Inc., 2013). 우리나라에서는네오디뮴이생산되고있지는않으나, 수입량은 6 톤이며, 사용량은 3 톤이다 (Kim & Park, 2013). 향후소재산업의발달로사용량및노출근로자가증가할것으로전망된다. 탄소아크램프에서나오는희토류함유흄과분진에노출된근로자가호흡곤란, 청백증 (Cyanosis), 비빔거품소리 (Crepitant rale) 증상을보였으며, 진폐판정을받은사례가보고되었다 (Vocaturo et al., 1983). 세포독성시험결과폐포대식세포에독성을유발하고 (Ronal et al., 1987), 동물실험에서세포면역및체액면역에영향을주고간기능을교란시키며 (Jie et al., 2011b) 세포괴사, 간의호염기성적혈구증, 신세뇨관구조의이상, 혈과및신장모세혈관의막힘심장출혈을유발시키는등 (Jie et al., 2011a) 네오디뮴의독성이보고되었다. 그러나네오디뮴의흡입독성이많이밝혀지지않아기도투입에따른흡입독성연구를수행하였다. 산화네오디뮴을시험동물의기도내주입후폐에서흡수되어간, 신장, 심장, 뇌등다른장기로의이동축적이얼마나잘일어나는지를파악하기위하여각장기내산화네오디뮴분포량을측정하였으며, 폐에서흡수되어산화적손상일으키는지여부를확인하기위하여활성산소종 (ROS, RNS) 을측정하였다. 또한폐포세포에염증반응이유발되는지를확인하기위하여폐포세척액내백혈구를측정하였으며, 폐조직손상여부를확인하기위하여 Lactate dehydrogenase, Albumin을측정하였다. 그리고산화네오디뮴이폐면역체계에미치는영향을확인하기위하여폐포세척액내 IFN-γ, TNF-α, IL-6, IL-10을측정하다. 그리고세포막의지질과산화가발생하여세포와 DNA를손상시키는지여부를확인하기위하여 Malondialdehyde를측정하였다. 폐세포 DNA의산화적손상여부를확인하기위하여폐세포 Comet Assay를실시하였다. 따라서, 본연구에서는산화네오디뮴을시험동물의기도내주입에따른독성연구를통하여근로자의건강보호를위한기초자료및유해성평가기초자료를생산하고자본연구를수행하였다. Ⅱ. 재료및방법 1. 시약및실험재료본연구에서는산화네오디뮴 (< 100 nm, Sigma-Aldrich, [Nd2O3; ], Product No , Lot No. MKBC4929V, USA) 을구입하여시험물질로사용하였다. 2. 용량설정및투여방법시험동물당멸균한시험물질을생리식염수에저농도군, 고농도군에각각 1.7 mg/ ml, 6.7 mg/ ml농도로 0.3 ml ( 각각 0.5 mg, 2.0 mg) 를시험동물의기도내 (Intratracheal instillation) 로 1회투여하였다 (Bellmann et al., 1997). 3. 시험동물및사육환경시험동물은특정병원체부재동물 (Specific pathogen free, SPF) Sprague-Dawley 수컷 7주령랫드를중앙실험동물 ( 주 ) 에서분양받아동물실에서 2주순화시킨후 9주령째부터노출시켰다. 대조군 24마리, 저농도 24마리, 고농도 24마리로군을구성하였으며, 각군의시험동물은기도투여후 2일째, 4주째에, 12주째시험동물을희생시켰다. 동물사육실은온도 22±3, 상대습도 50±20%, 환기횟수 13~18회 /hr, 조명시간 12시간 ( 오전 9시 ~ 오후 9시 ) 및조도 150~300 Lux로설정하였으며, 사료는방사선멸균된실험동물용고형사료 (Labdiet 5053, PMI Nutrition, St. Louis, MO, USA) 를자유롭게섭취시켰다. 물은자유로이섭취토록하였다. 4. 폐, 간, 신장, 심장, 뇌장기내산화네오디뮴정랑장기에누적된산화네오디뮴은 2일째, 4주째, 12주째폐, 간, 신장, 심장, 뇌를건조기에서 1일건조후 65% 질산 (Merck, USA) 으로녹인후 ICP-MS(7500CE, Agilent Technologies, USA) 로정량하였다. 5. 기관지폐포세척및생화학검사기관지폐포세척 (BAL, Bronchoalveolar lavage) 은에어레인 (Isoflurane, Ilsung Pharm, Korea) 으로마취한시험동물의기관지를절개한후 PBS (calcium-and magnesium-free phosphate buffer solution, ph 7.4) 3 ml을사용하여시험동물의폐를총 10회세척하였다. 기관지폐포세척액내활성산소종 (ROS, RNS) 은

3 338 김종규ㆍ김수진ㆍ강민구ㆍ송세욱 OxiSelect TM In Vitro ROS/RNS Assay Kit(CELL BIOLABS, INC., STA-347, 96 assays) 을이용하여측정하였다. 또한자동혈액분석기 (Hemavet 850, Drew Scientific, USA) 를이용하여 BAL내 WBC(White blood cell), NE (Neutrophile), LY(Lymphocyte), MO(Monocyte), EO (Eosinophile), BA(Basophile) 을측정하였으며, 혈액생화학분석기 (TBA 20FR, Toshiba Co, Japan) 를이용하여 LDH (Lactate dehydrogenase), ALB(Albumin) 을측정하였다. IFN-γ(BD OptEIA TM Set Rat IFN-γ), IL-6(BD OptEIA TM Set Rat IL-6), IL-10(BD OptEIA TM Set Rat IL-10), TNF-α(BD OptEIA TM Set Rat TNF-α) 를이용하여기관지폐포세척액을 1,500 g에서10분간원심분리하여수집한상층액의 IFN-γ(Interferon gamma), IL-6(interleukin-6), IL-10(interleukin-10), TNF-α(tumor necrosis factor-α) 를측정하였다. 한 DNA를 20~40배율의형광현미경으로관찰하였다. 또한 SCGE 자료를정량화하기위해서는 Komet analysis system 5.0(Kinetic Imaging, Ltd., Liverpool, UK) 을 CCD camera에연결하여 migrated된 DNA의 % 와 migration length를측정하였다. 이소프트웨어프로그램으로 Olive tail moment(olive & Banath, 1993) 값을계산함으로써 DNA 손상정도를나타내었다. 7. 자료의통계처리시험결과는평균과표준편차로표시하였으며, SPSS 18을이용하여일원배치분산분석 (One-way ANOVA) 을검정하였으며유의성이인정된자료의사후검증은 Dunnett's test와 Duncan multiple range test를이용하여유의성을검정하였다. Ⅲ. 연구결과 6. Comet assay 각군의시험동물은기도투여후 2일째, 4주째폐세포의 DNA 손상정도측정하기위하여형광물질 (ethidium bromide, 10 stock solution : 20 μg / ml ) 로염색 1. 폐, 간, 신장, 심장, 뇌장기의산화네오디뮴분포량산화네오디뮴을기도주입시폐에서흡수되어각장기로이동축적되고, 농도가증가할수록각장기에축적된산화네오디뮴이증가할것이며, 주입후시간 Table 1. The contents of neodymium oxide in lung, liver, kidney, heart and brain of SD male rats after neodymi um oxide intratracheal instillation (n=4, unit : μg/g tissue) Organ Exposure Period Control Low High Lung Liver Kidney, Heart 2 days 0.00± ± ± * 4 weeks 0.67± ± ± * 12 weeks 0.08± ± ±466.69* 2 days 5.18± ± ± weeks 0.14± ± ± weeks 0.29± ± ± days 0.08± ± ± weeks 0.01± ± ± weeks 0.00± ± ± days 0.04± ± ± weeks 0.13± ± ± weeks 0.00± ± ± days 0.14± ± ±0.13 Brain 4 weeks 0.00± ± ± weeks 0.00± ± ±0.01 *: different as compared with control group, P<0.01

4 산화네오디뮴기도투여에따른폐내활성산소종발생및 DNA 의산화적손상 339 이경과함에따라제거 (Clearance) 기전에의하여축적된농도가감소할것이라는가설하에폐, 간, 신장, 심장및뇌에축적된산화네오디뮴을측정한결과폐에서는주입된농도가증가할수록산화네오디뮴이높게검출되었다. 주입후 2일째는저농도군에서평균 165 μg/g tissue의농도로검출되었으며, 고농도에서는평균 6450 μg/g tissue의농도로검출되었다. 4주째는저농도군에서평균 1276 μg/g tissue의농도로검출되었으며, 고농도군에서는 7955 μg/g tissue의농도로검출되었다. 또한 12주째는저농도군에서평균 181 μg/g tissue 의농도로검출되었으며, 고농도군에서는 756 g/g tissue의농도로검출되었으며, 시간이지남에따라저농도 4주째군에서는 2일째군보다 7.7배높게검출되었으나, 12주째는 1.1배로낮게검출되었다. 고농도 4 주째군에서는 2일째군보다 1.2배높게검출되었으나, 12주째군은 0.1배로낮게검출되었다. 그러나간, 신장, 심장, 뇌에서축적된산화네오디뮴은 1 μg/g tissue 미만이었다 (Table 1). 2. BALF 내 ROS, RNS 측정결과산화네오디뮴을기도주입시폐에서흡수되어 ROS, RNS가발생하여산화적손상이발생할것이라예측되어폐내 ROS, RNS를측정한결과 2일째, 4주째, 12주째모두농도의존적으로 ROS, RNS의발생 이증가하였으며, 2일째 ROS, RNS의발생이가장많았으며, 4주째, 12주째시간이지남에따라 ROS, RNS의발생량은감소하였다 (Figure 1). 3. 산화네오디뮴주입후폐포세척액 (BAL) 내백혈구측정결과산화네오디뮴을기도주입시폐포에서발생된활성산소종발생으로인한산화적스트레스가발생하며염증반응을유발할것이라는가설하에폐포세척액내염증반응이유발되었지여부를파악한결과 WBC는산화네오디뮴기도투여후 2일째고농도군에서유의한증가를보였으며 (p<0.01), 4주째에는저농도고농도군에서모두유의한증가를보였다 (p<0.01). 12주째는 WBC가농도의존적으로증가하는경향이관찰되었으나, 통계적으로는유의한증가가관찰되지않았다 (Table 2). 4. BALF 내 Lactate dehydrogenase, Albumin 측정결과산화네오디뮴을기도주입시폐조직손상을파악하기위하여 LDH(Lactate dehydrogenase), ALB(Albumin) 를측정한결과노출후 2일째저농도군과고농도군에서 LDH가대조군에비하여통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.01), 4주째저농도군 (p<0.05), 12주째고농도군에서통계적으로유의하게증가하였다 (p<0.01). 또한 ALB도 2일째유의하게증가하였으며, 12 주째고농도에서통계적으로유의하게증가하였다 (p<0.01) (Figure 2, 3). 5. BALF 내 Cytokine 측정결과산화네오디뮴이폐면역계에미치는영향을확인하기위하여폐포세척액내 IFN-γ, TNF-α, IL-6, IL-10을측정한결과 TNF-α은 2일째농도의존적으로증가하였으며, IFN-r는고농도군에서감소하였으며, IL-6는 12째고농도군에서감소하였다. 그리고 IL-10는 12주째저농도, 고농도군에서감소하였다 (Figure 4). Figure 1. ROS and RNS generation of SD male rats after neodymium oxide instillation (n=4). 6. BALF 내 MDA 측정결과산화네오디뮴을기도주입시폐에서흡수되어 ROS 가발생하여세포막의지질과산화가발생하여세포와 DNA를손상시킬것으로예측되어 BALF 내 MDA를

5 340 김종규ㆍ김수진ㆍ강민구ㆍ송세욱 Table 2. Leukocyte counts from broncho alveolar lavage fluid(balf) of SD male rats after neodymium oxide instillation (n=8) BAL Cells Exposure Period Control Low High 2 days 0.43± ± ±1.02* WBC 4 weeks 0.35± ±0.4* 1.16±0.34* 12 weeks 0.68± ± ±0.57 Neutrophyls Lymphocyte Monocytes Eosinophyls Basophyls Neutrophyls (%) Lymphocytes(%) Monocytes (%) Eosinophyl (%) Basophylsl (%) 2 days 0.15± ± ± weeks 0.11± ± ± weeks 0.23± ± ± days 0.1± ± ± weeks 0.13± ± ± weeks 0.12± ± ± days 0.03± ± ± weeks 0.02± ± ± weeks 0.01± ± ± days 0.09± ± ± weeks 0.05± ± ± weeks 0.15± ± ± days 0.06± ± ± weeks 0.05± ± ± weeks 0.15± ± ± days 37.05± ± ± weeks 31.42± ± ± weeks 34.02± ± ± days 23.2± ± ± weeks 36.73± ± ± weeks 19.33± ± ± days 2.64± ± ± weeks 3.12± ± ± weeks 1.91± ± ± days 21.33± ± ± weeks 14.47± ±5 8.48± weeks 22.22± ± ± days 15.76± ± ± weeks 14.24± ± ± weeks 22.47± ± ±3.35 *: different as compared with control group, P<0.01 Figure 2. The lactate dehydrogenase in BALF after neodymium oxide intratracheal instillation (n=8). Figure 3. The albumin in BALF after neodymium oxide intratracheal instillation (n=8).

6 산화네오디뮴기도투여에따른폐내활성산소종발생및 DNA 의산화적손상 341 Figure 4. Cytokine levels in bronchoalveolar lavage fluid (n=8). 측정한결과 2일째고농도군의 MDA가대조군에비하여유의하게증가였다 (p<0.01). 그러나 4주, 12주째는유의한변화는관찰되지않았다 (Figure 5). Figure 5. MDA levels in bronchoalveolar lavage fluid (n=8). 7. Comet Assay 측정결과산화네오디뮴을기도주입후폐세포 DNA의산화적손상여부를확인하기위하여폐세포 Comet Assay 를실시한결과산화네오디뮴을기도주입후 2일째저농도군은대조군에비하여 Olive tail moment 값이 4.3배높았고, 고농도군은 6.6배높았으며통계적으로도유의하게증가하였다 (p<0.01). 그러나 4주째에는통계적으로유의한변화는관찰되지않았다. 또한 tail length도기도주입후 2일째저농도군은 3.4배높았으며, 고농도군은 4.2배높았으며통계적으로도유의유의하게증가하였다 (p<0.01). 그러나 4주째에는

7 342 김종규ㆍ김수진ㆍ강민구ㆍ송세욱 Table 3. Olive tail moment values of FLARE assay after neodymium oxide intratracheal instillation (n=4) Exposure Period Control Low High 2 days 3.97± ±4.88* 26.43±3.15* 4 weeks 13.26± ± ±2.92 Unit: a.u.(arbitrary unit) *: different as compared with control group, P<0.01 유의한변화는관찰되지않았다 (Table 3). Ⅳ. 고찰 희소금속은소재산업의발달로향후활용이증가하고사용생산량이증가할것으로예상된다. 특히자석, 유리를만들때첨가물등다양한용도로사용되는네오디뮴은독성이많이밝혀지지않았으며, 노출기준도설정되어있지않다. 이에산화네오디뮴을시험동물의기도내주입하여폐내활성산소종발생및폐세포 DNA의산화적손상연구를통하여근로자의건강보호를위한기초자료및유해성평가기초자료를생산하고자본연구를수행하였다. Jie et al.(2011a) 는희토류가세포속으로쉽게이동되어단백질, 아미노산, 인지질등와결합하여독성을일으킬것으로설명하고있으며, Haiquan et al. (2010) 은희토류가뇌로이동하며, 특히나노입자는세포를통과하기때문에산화네오디뮴을기도주입시폐에서흡수되어폐, 간, 신장, 심장및뇌로이동하여축적될것으로예상되어장기내산화네오디뮴의분포량을측정하였다. 기도내주입된산화네오디뮴의농도가증가할수록폐에서높게검출되었다. 산화네오디뮴주입후 2일째고농도에서는저농도군보다 39배높게검출되었다. 이는저농도군에서는폐의방어기전인제거기전이어느정도작동되나, 고농도군에서는용량이과다하여폐의제거기전이작동되지않았기때문인것으로사료된다. 4주째고농도군에서는저농도군보다 6배높게검출되었다. 또한 12주째고농도군은저농도군보다 4 배높게검출되어투여용량비와같았다. 이는 4주째이후고농도군의제거기능이활발히이루어져 12주째투여용량비와같은비율로산화네오디뮴이검출 된것으로사료된다. 또한시간이지남에따라저농도군에서는 4주째에서 2일째보다 7.7배높게검출된것으로보아기도내투여된산화네오디뮴이폐내로지속적으로이동하고있음을알수있었다. 4주째폐내산화네오디뮴이 12주째감소하는것으로보아산화네오디뮴이하루당제거되는양은저농도군에서는 19 μg/g tissue day, 고농도군에서는 130 μg/g tissue day 인것으로추정된다. Jie et al.(2011a) 은 NdCl 3 을마우스에 60일경구투여한결과간, 신장, 심장에서네오디뮴이 15 ~ 25 μ g/g tissue 농도로검출되었으며, 간에서가장많이검출되고신장심장순이었다. 또한 Haiquan et al.(2010) 은 NdCl 3 을마우스에 14일복강투여한결과뇌에서네오디뮴이검출되었다. 그러나본연구에서는간, 신장, 심장, 뇌에서산화네오디뮴은 1 μg/g tissue 미만검출되었다. 이는흡입된산화네오디뮴이폐에서혈액을통하여전신으로잘이동하지않거나, 노출경로, 투여용량, 장기반복노출의차이에기인하는것으로사료된다. 산화네오디뮴을기도주입시폐포에서발생된활성산소종이발생하고산화적스트레스가발생하여염증반응을유발할것으로예측되어폐포세척액내총세포수를측정한결과산화네오디뮴기도투여후 2일째고농도군에서유의한증가를보였으며 (p<0.01), 4주째에는저농도고농도군에서모두유의한증가를보였다 (p<0.01). 12 주째는농도의존적으로증가하는경향이관찰되었으나, 통계적으로는유의한증가가관찰되지않았다. 염증유발사이토카인 IFN-γ, TNF-α, IL-6 중 TNFα는증가하는경향을보이나, IFN-γ와 IL-6는감소하는경향을보였다. 이는 Carter 등은카본블랙을노출시염증유발사이토카인이농도의존적으로증가 (Carter et al., 2006) 하였으나, 본연구결과와는일치하지않았다. 또한항염증사이토카인 IL-10은 4주, 12주째는감소하는경향을보였다. Carter의연구에서 IL-10증가하였으나본연구결과와일치하지않았다. 이는산화네오디뮴이마크로파지에손상을직접일으켜항염증유발사이토카인 IL-10생성이감소한것으로사료된다. 활성산소종이고도불포화지질 (Polyunsaturated lipids) 을분해하면 malondialdehyde 가생성되어산화적스트레

8 산화네오디뮴기도투여에따른폐내활성산소종발생및 DNA 의산화적손상 343 스의생물학적표지로이용된다 (Pryor & Stanley, 1975). 또한 malondialdehyde는반응성이큰 aldehyde(-cho) 를함유하는유기화합물군으로서친전자성을지니고있어독성스트레스를일으키고공유결합을하여지질산화최종산물, 무효소당화최종산물을생성시키며 (Farmer et al., 2007), malondialdehyde는 deoxyadenosine와 deoxyguanosine과반응을하여 M1G와같은발암물질을생성시킨다 (Marnett, 1999). 본연구에서 2일째고농도군의 MDA가대조군에비하여유의하게증가 (p<0.01) 한것으로보아산화네오디뮴은급성으로기관지및폐세포막의지질과산화를일으킨것으로판단된다. LDH는심장, 간, 폐그리고많은조직에분포하고있으며, 조직이손상을받으면 LDH가조직에서빠져나와 LDH의활성도가증가하는것으로알려져있다 (Na et al., 2009). 본연구에서는산화네오디뮴을기도주입시폐염증발생여부를파악하기위하여 LDH (Lactate dehydrogenase), ALB(Albumin) 를측정한결과노출후 2일째저농도군과고농도군에서 LDH이대조군에비하여통계적으로유의하게증가하였으며, 4주째저농도군, 12주째고농도군에서통계적으로유의하게증가하였다. 또한 ALB도 2일째유의하게증가하였으며, 12주째고농도에서통계적으로유의하게증가하였다. 이는산화네오디뮴기도주입에의하여폐염증반응이발생하였으며, 종말세기관지및폐포관의손상이발생하였음을확인할수있었다. Edilberto 등이 TiO 2 의아만성흡입시험연구에서세포세척액의 LDH를측정한결과와유사하게노출시 LDH, 단백질이증가하고, 노출이끝난후시간이지남에따라감소하였다 (Edilberto et al., 2004). 또한 Fei et al.(2011) 은 NdCL 3 를 14일복강투여후혈청에서 LDH를측정한결과대조군에비하여통계적으로유의하게증가하였다. 산화네오디뮴을기도주입후폐세포 DNA의산화적손상여부를확인하기위하여폐세포 Comet Assay 분석결과기도주입후 2일째저농도군은대조군에비하여 Olive tail moment 값이 4.3배높았으며, 고농도군은 6.6배높았으며통계적으로도유의유의하게증가하였다. 그러나 4주째에는통계적으로유의한변화는관찰되지않았다. 또한 tail length도기도주입후 2일째저농도군은 3.4배높았으며, 고농도군은 4.2배높았으며통계적으로도유의하게증가하였다. 그러나 4주째에는유의한변화는관찰되지않았다. 따라서산화네오 디뮴을기도에주입시 2일째는 DNA의산화적손상을일으키나, 4주째에는폐포세포가회복되는것을관찰할수있었다. Anand & Akhilesh(1995) 은 neodymium(nd 2O 3) 을생쥐의복강에주사후골수세포의염색체이상 (Chromosome aberration) 을실험한결과농도의존적으로염색체이상이발생하였으며, 12시간노출후염색체이상이통계적으로유의하게증가하였다고보고하였다. 이는산화네오디뮴이골수세포의염색체에영향을미치고있으며, 폐세포 DNA에손상을일으키는것으로사료된다. Fei et al.(2011) 은 NdCL 3 를 14일복강투여후간독성을연구한결과염증싸이토카인을활성화하여간조직에손상을주어간세포에손상을주고자멸사 (Apoptosis) 를유발시킨것과같이산화네오디뮴이폐세포에손상을주고자멸사를유발시켜 Olive tail moment가증가한것으로사료된다. 따라서산화네오디뮴나노입자를기도내투여시폐내활성산소종발생, 기관지세척액내백혈구증가, LDH 증가, 폐세포 DNA 산화적손상발생을관찰할수있었다. 현재노출기준이설정은되어있지않으나향후사용취급량이증가할것으로예상되므로산화네오디뮴분진발생사업장에서는국소배기장치설치및개인보호구착용등산업위생학적관리가필요한것으로판단된다. Ⅴ. 결론랫드에산화네오디뮴을 0.5 mg, 2.0 mg을기도내투여결과폐내활성산소종발생, 기관지세척액내백혈구증가, LDH 증가, 폐세포 DNA 산화적손상발생을관찰할수있었다. 감사의글본논문은한국산업안전보건공단산업안전보건연구원의연구비지원을받아수행된것임. References Anand MJ and Akhilesh CS. Clastogenicity of lanthanides:

9 344 김종규ㆍ김수진ㆍ강민구ㆍ송세욱 induction of chromosomal aberration in bone marrow cells of mice in vivo. Mutat Res Jan;341(3): Bellmann B, Muhle H, Kamstrup O, Graeger UF. Investigation of the biodurability of man made vitreous fibers ion rat lungs. Environ Health perspect. 1997;102(suppl 5): Carter JM, Corson N, Driscoll KE, Elder A, Finkelstein JN et al. A comparative dose-related response of several key pro- and antiinflammatory mediators in the lungs of rats, mice, and hamsters after subchronic inhalation of carbon black. J Occup Environ Med Dec;48(12): Edilberto B, James B. Mangum, BA. Wong, Bahman A, et al. Pulmonary Responses of Mice, Rats, and Hamsters to Subchronic Inhalation of Ultrafine Titanium Dioxide Particles TOXICOLOGICAL SCIENCES 77, (2004) Farmer EE, Davoine C (2007). Reactive electrophile species. Curr. Opin. Plant Biol. 10 (4): Fei M, Li N, Ze Y, Liu J, Wang S, et al. The mechanism of liver injury in Mice caused by lanthanoids Biol Trace Elem Res Jun;140(3): Haiquan Z, Zhe C, Renping H, Jie C, Mengmeng H, et al. Oxidative Injury in the Brain of mice Caused by Lanthanid. Biol Trace Elem Res Jul 8 Jie C, Na L, Jingwei C, Zhe C, Renping H, et al. Organ Histopathological Changes and its Function Damage in Mice Following Long-term Exposure to Lanthanides Chloride. Biol Trace Elem Res. 2011a Sep 8 Jie C, Zhe C, Renping H, Yaling C, et al. Immune dysfunction and liver damage of mice following exposure to lanthanoids. Environ Toxicol. 2011b Sep 16 Kim GU, Park MC (2013). Studies on the priority of rare metals for the risk assessment Occupational safety and health research institute Marnett LJ (1999). Lipid peroxidation-dna damage by malondialdehyde. Mutat. Res. 424 (1-2): Na L, Yanmei D, Min Z, Chao L. The effects of Lanthanoid on the Structure-Function of Lactate Dehydrogenase from Mice Heart. Biol Trace Elem Res (2009) 132: Olive PL and Banath JP. Detection of DNA double-strand breaks through the cell cycle after exposure to X-rays, bleomycin, etoposide and 125IdUrd. INT. J. RADIAT. BIOL., 1993, VOL., 64, NO. 4, 349~358 Park JU Neodymium(Nd) 2012 [cited 2013 Jun 11]. Available from: nhn?rid=44&contents_id=15443 Pryor WA, Stanley JP (1975). Letter: A suggested mechanism for the production of malondialdehyde during the autoxidation of polyunsaturated fatty acids. Nonenzymatic production of prostaglandin endoperoxides during autoxidation. J. Org. Chem. 40 (24): Ronald JP, John LB, Jeffrey BS. Cytotoxicity of the Rare Earth Metals Cerium, Lanthanum, and Neodymium in Vitro: Comparisons with Cadmium in a Pulmonary Macrophage Primary Culture System. Environmental Research 43, (1987) Vocaturo G, Colombo F, Zanoni M, Rodi F, et al. Human exposure to heavy metals. Rare earth pneumoconiosis in occupational workers. Chest May;83(5): Wikimedia Foundation, Inc. Neodymium(III) oxide [cited 2013 Jun 10]. Available from: wiki/neodymium(iii)_oxide

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<30392D333920B1E8C1BEB1D42E687770> 한국산업위생학회지, 제24권제3호 (2014) ISSN 1226-4326(Print) ISSN 2289-0564(Online) http://dx.doi.org/10.15269/jksoeh.2014.24.3.321 Original Article 산화네오디뮴 (Nd 2 O 3 ) 기도투여에따른흡입독성 김종규 1 ㆍ강민구 2 ㆍ김수진ㆍ송세욱 * 1 한국산업안전보건공단산업안전보건연구원