다이아제팜(diazepam)과 유사한 약품의 자연적인 광분해(natural photo degradation)가 영국 담수 환경(freshwater environment)에 초래되는 유해한 영향을 줄일 수 있는 가능성이 있다고 새로운 연구는 제안했다. 광분해에 이어지는 박테리아성 분해(bacterial breakdown)는 다이아제팜의 광분해 물질인 ACB를 보다 작고 자연적인 물질로 전환할 수 있게 해준다.

다이아제팜(C16H13ClN2O, 분자량 284.75)은 진정제로 사용되는 백색 또는 연한 황색의 결정성 분말로 무색의 쓴맛이 약간 나는 약제이다. 이 약품은 불안, 긴장을 억제하고 동물의 공격적 행동을 특이적으로 억제한다.

불안과 긴장을 억제하는 약한 정신 신경안정제로 사용되는 다이아제팜은 폐수 처리장으로부터 방류되어 영국과 유럽 전역의 하천에서 검출되어 왔다. 기록된 수준에서, 다이아제팜은 숄스(shoals) 어류 종의 포식자로부터 위험성을 감지하는 능력과 행동 양식을 변화시키는 것을 포함한 표층수에서 유해한 생태학적 효과를 생성할 가능성이 있다.

최근 미국 플리마스 대학(Plymouth University) 산하 생물지구화학 연구소 소속의 전문가와 리버풀 대학(University of Liverpool) 산하 통합 생물학 연구소(Institute of Integrative Biology) 소속의 연구진은 미국 자연 환경 조사국(Natural Environment Research Council)의 지원으로 박테리아성 분해 경로(bacterial breakdown pathway)를 규명했다. 연구팀은 이러한 연구가 하천으로 도달하고 이어서 전 세계 해양으로 흘러 들어가는 다이아제팜과 유사한 화학 물질의 농도를 줄일 수 있다고 밝혔다.

플리마스 대학 연구원이며 이 프로젝트의 주요 연구원인 Alan Tappin은 다음과 같이 밝혔다. 인간과 가축을 치료하는 약품에 의한 수상 시스템(aquatic system)의 오염은 현재 대규모로 출현하고 있다. 그러나 이러한 물질의 수중 이동과 운명 및 어류와 수생 생물에 끼치는 효과에 대한 지식은 상당히 결여되어 있다.

다이아제팜은 세계보건기구(WHO; World Health Organisation)에 의해 필수 약품으로 규정됐지만, 인간이 신체에서 대사될 수 있는 것보다 더 많이 복용하기 때문에, 폐수 처리 작업을 통하여 배설된다. 이전 연구는 유사한 화학물질이 담수 어종의 행동 양식에 부정적인 효과를 초래할 수 있으며, 해양 생태계에 영향을 끼칠 가능성이 있다는 것을 보여주었다. 따라서 환경에서 다이아제팜의 화학적 행동 양식을 이해하는 것은 중요하다.

연구를 수행하기 위하여, 플리마스 대학과 리버풀 대학 소속의 연구진은 타마 강(Rivers Tamar)과 머지 강(Rivers Mersey)으로부터 수거한 물과 박테리아를 이용하여 실험실에서 하천 환경을 재현했다.

연구팀은 특히 다른 화학물질이 에너지원으로 이용 가능할 때, 다이아제팜이 박테리아에 의해 쉽게 공격을 받지 않는다는 것을 발견했다. 그러나 다이아제팜의 광분해 물질인 ACB는 하천으로부터 박테리아에 의해 집중적으로 공격을 받아 암모늄(ammonium)을 포함한 작은 자연적인 분자로 완벽하게 분해됐다.

플라마스 대학 유기 지구화학부(Organic Geochemistry) 소속의 조교수이며, 이 프로젝트의 주요 조사관인 Mark Fitzsimons는 다음과 같이 덧붙였다. 모든 실험에서 상당한 ACB 분해가 일어났다. 이러한 실험을 통하여, 연구진은 다이아제팜이 수중 광분해로 ACB로 전환되는 공정이 핵심적인 제거 경로가 될 수 있다고 제안했다.

ACB가 약품으로 사용되는 몇 가지 벤조디아제핀(benzodiazepine)에 의해 광-생성되기 때문에, 이러한 경로는 담수 환경에서 다이아제팜과 유사한 약품의 제거와 관련이 있다. 이 연구는 햇빛이 비치는 표층수에서 다이아제팜이 ACB로 전환되는 것을 입증하는 생물지구화학 연구소 내부에서 수행된 이전의 연구 위에 구축됐다. 하천 환경에 대한 벤조디아제핀의 영향에 대하여 현재 우려가 제기되고 있는 가운데, 이 연구는 환경에 다이아제팜과 유사한 약품에 의해 노출된 위험을 평가하는 데 중요한 기여를 할 것이라고 Fitzsimons는 밝혔다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 10월 9일]

 

 

 

The natural photo degradation of diazepam (valium) and similar medicines – followed by bacterial breakdown – may reduce their potentially harmful impact on the UK's freshwater environment, a team of researchers has said.

 

Diazepam – used to treat anxiety and other similar conditions – has been detected in rivers across the UK and Europe, having been released from waste water treatment plants. At the levels recorded, it has the potential to produce harmful ecological effects in surface waters, including changing the behaviour of fish shoals and their ability to sense danger from predators.

 

Now, experts in the Biogeochemistry Research Centre at Plymouth University and the Institute of Integrative Biology at the University of Liverpool, with funding from the Natural Environment Research Council, have identified a bacterial breakdown pathway. They say it could reduce the concentrations of diazepam and similar chemicals that reach rivers and subsequently flow into the world's oceans.

 

Dr Alan Tappin, Research Fellow at Plymouth University and the lead researcher on the project, said:

 

"Contamination of aquatic systems by human and veterinary pharmaceuticals now appears to be extensive; however there is a significant lack of knowledge of their aquatic transport and fate, and effects on fish and aquatic organisms. Diazepam is seen as an essential drug by the World Health Organisation, but it is excreted into waste water treatment works because people take more than can be metabolised in their body. Previous research has shown that similar chemicals can have a negative effect on the behaviour of freshwater fish, and there is potential for them to impact marine ecosystems. Understanding diazepam's chemical behaviour in the environment is therefore crucial."

 

For the study, researchers in Plymouth and Liverpool recreated river environments in laboratories using water and bacteria taken from the Rivers Tamar and Mersey.

 

Previous research at Plymouth University had demonstrated that diazepam and similar compounds could be quickly converted to benzophenones when exposed to sunlight. As a result, the current research team exposed bacteria to diazepam and ACB (a benzophenone) to analyse whether the medication could be broken down by natural microbes. Experiments were also conducted to see if the compounds were preferred by bacteria even when other sources of energy were present.

 

The researchers found that diazepam was not readily attacked by bacteria, particularly when other compounds were available as a source of energy. However, ACB, its photo-degradation product, was extensively attacked by the bacteria from both rivers and completely broken down into small, natural molecules, including ammonium.

 

Dr Mark Fitzsimons, Associate Professor in Organic Geochemistry at Plymouth, and Principal Investigator for the project added:

 

"Significant ACB degradation occurred in every experiment, leading us to propose that the aquatic photo-degradation of diazepam to ACB, followed by breakdown of ACB, is a key removal pathway for these emerging contaminants. As ACB is photo-produced by several benzodiazepines used as medicines, this pathway is relevant for their removal within freshwater environments. Our study builds on previous work within the Biogeochemistry Research Centre demonstrating the conversion of diazepam to ACB in sunlit surface waters. Given the current concern around the impact of benzodiazepines on river environments, our study can make an important contribution to assessing the risk posed by diazepam and similar medicines to the environment."

 

[원문출처 : http://phys.org/news/2014-09-bacteria-ability-impact-diazepam-uk.html]