최근 치과계 일각에서 함량이 높은 공업용 과산화수소수를 이용하여 치아미백을 시행해오다가 수사기관에 의해 적발되어 관계자들이 입건되는 사례가 발생했다고 한다. 특히 관행적인 치과계의 질서를 어지럽힌다는 지탄을 받아오던 모 그룹치과가 연루되었다는 소식이다.
이번 호부터는 이러한 치아미백의 기전과 사용 약품의 종류와 작용, 그리고 농도나 사용기간과 관련된 부작용 등에 대해 심도 깊게 고찰해보고자 한다.
1. 치아미백의 정의와 미백제의 종류
원래 치아의 색상은 사람마다 다르다. 그리고 어떠한 원인으로 치아의 색상이 변하기도 한다. 이렇게 색상이 변하는 외적 요인으로는 담배나커피, 색소를 함유한 주스, 기타기호품 등이 그 원인이 된다.
내적인 변색의 원인에 의한 경우로는 신생아 황달을 앓고 나서 치아가 푸르게 또는 초록색 변색이 일어나기도 하며 아동기에 테라마이신과 같은 약물을 섭취했을 때 노란색 또는 갈색의 변색이 일어나기도 한다.
또한 불소가 많은 음료수를 장기간 마시게 되면 치아표면에 하얀 반점이 생기거나 갈색 변색을 일으키기도 한다. 그리고 치아를 다쳐서 신경이 죽으면 한개 또는 여러개의 치아에 검푸른 변색이 일어나는 것을 볼 수도 있다.
치아미백이란 여러가지의 다양한 농도를 갖는 과산화수소나 과산화요소를 사용해 치아를 표백시킴으로써 치아의 색상을 원래보다 밝고 하얗게 만드는 치료방법이다.
치아미백의 역사는 1968년에 미국의 윌리엄 클루스마이어라는 교정전문 치과의사에 의해서 시작되었다.
그 의사는 교정치료중인 환자의 치은염이 심해지자 10% carbamide peroxide제제인 Gly-Oxide를 살균제로 사용하여 치은염을 치료할 목적으로 개인용 트레이에 담아 밤새도록 구강 내에 적용한 결과 치아의 탈색이 일어나는 것을 발견하였다.
그 후 이 교정전문 의사는 Gly-Oxide를 개인용 트레이에 적용해 몇몇 환자들에게 미백치료를 해주었는데이것이 치아 미백의 효시가 되었다.
1) Home Bleaching
1972년부터는 Gly-Oxide와 유사한 ProXigel이란 제품이 구강소독제로 발매되어 광범위하게 사용되다가 1989년에 이르러 Haywood와 Heymann이라는 치과의사들이 치아미백에 사용하여 효과를 보았다는 보고가 발표되어 자가 미백, 즉 Home Bleaching이 본격적으로 시작되었다.
그리고 같은 해에 Omnii라는 회사에서 치아미백 전용 Gel인 White Brite란 제품을 발매하였는데 Munro라는 치과의사에 의해서 Root Planning 후에 그 약제를 구강소독제로 활용하면 치아미백효과가 나타난다고 보고되었다. 그 후 White Brite는 구강소독제보다 치아미백제로써의 역할이 더 커져 1991년에는 미국치과의사의 78%가 Tray를 이용한 Home Bleaching을 시행했고 1995년에는 미국의 전체치과의사의 90%이상이 Home Bleaching을 시행하는 것으로 밝혀졌다.
이렇게 치아미백이 대중적으로 널리 알려지게 되자 생활건강업체인 P&G에서 White Strips란 치아 접착형 미백제를 출시하며 대대적으로 광고를 펼쳤고 이로 인해Home Bleaching이 대중적으로 확산되었다. 그래서 일반 소비자들은 치과에서 시술받는 비싼 치아미백(Office Bleaching)보다는 White Strips와 같은 OCT제품 (Over-the-counter products)에 더 관심을 갖게 되었다.
실제로 미국의 치아 미백제는 6%이하의 과산화수소를 함유하고 있으면 치과의사의 처방 없이 구매가 가능한 OCT제품으로 구분하지만 한국에서는 3%미만의 과산화수소를 함유해야만 OCT 제품으로 분류되어 구매가 가능하나 실제로 식품의약품 안전청에서 현재 제한하고 있는 시판용 제품들의 과산화수소농도는 0.75%정도이다.
이러한 OCT제품으로 출시되는 것들은 기능성 미백치약, 미백 껌, 테이프형 미백제 등이 있다. LG 생활 건강의 Claren도 이러한 OCT 제품에 속한다.
치과의사들의 지시에 의하여 환자 스스로 집에서 적용하게 되는 Home Bleaching용 제품들은 일반적으로 액셀러레이터, 화이트닝 겔과 화이트닝 치약으로 구성된‘3-step system’으로 이루어져있다.
2) Office Bleaching
OCT 제품을 포함한 Home Bleaching에 대비되는 용어가 Office Bleaching이다. 이는 전문 의료기관에서 전문가에 의해 이루어지는 미백치료로써 자가미백에 비해 강한 농도의 과산화수소를 사용해서 빠르고 강력하게 시행되고 전문적으로 술 후 관리가 이루어지는 장점이 있다. Office Bleaching에는 Power Bleaching, 전문가 미백, 실활치 미백, Light Active Teeth Whitening(LATW), Self Active Teeth Whitening(SATW)의 일부가해당된다.
SATW에 사용되는 제품들로는 Opalescence Xtra, Opalescence Xtra Boost, Pola office, Niveous, Contrast am, Brite Powder등이 있으며 광 조사나 열 공급 없이 미백치료에 활용된다.
반면 LATW에 해당되는 제품들로는 미국산인 Brite smile, Zoom, Zoom2, LumaWhite Plus, Laser smile등과 국산제품 인 Bring U Smile이 있다. LATW제품이 SATW제품들보다 각 광을 받는 이유는 SATW제품보다 미백효과가 높으며 치료시간이 단축되는 점에 기인하는 것이다.
그리고 적외선이나 레이저를 사용하는 LATW보다 청색광을 사용하는 office bleaching이 보다 안전하게 인식되고 있는데 이는 적외선이나 레이저가 치수강 내의 온도를 올려 다음에서 거론하는 여러 가지 부작용들을 일으킬 가능성이 더 높기 때문이다.
치아미백을 한다 해도 모든 사람의 치아가 동일하게 하얗게 되는 것은 아니며 치아의 색상이 개인마다 다르고 변색이 일어난 원인이나 치아의 특성, 그리고 치료에 대 한 환자의 협조도 등이 영향을 미치기 때문에 개인적인 차이가 발생한다. 또한 사람의 눈은 밝아진 색상에 금방 익숙해져 자가치아의 색상에 변화가 일어난 것을 변화되지 않은 것처럼 착각할 수도 있다. 그리고 치료 후 미맥이 이루어진 치아의 색상을 오랫동안 잘 유지시키기 위해서는 변색을 일으키는 원인이 되는 담배나 커피, 녹차, 콜라, 와인 등 착색인자를 함유한 식료품이나 음료를 삼가야 한다. 치아미백을 마친 다음에도 2년 정도의 간격으로 유지미백을 계속해서 받아야 변색의 재발을 효과적으로 막을 수 있다.
2. 치아미백제의 작용기전
치아미백제가 어떠한 작용기전으로 치아를 하얗게, 그리고 밝게 변화시키는지 정확하게 알려진 것은 아니지만 산화반응이 미백작용을 일으키는 주역이라고 간주되고 있다.
치아미백제중 과산화수소는 반응성이 높은 산소와 자유기를 형성하는 산화제이다. 그러므로 과산화수소[hydrogen peroxide(H₂O₂)]자체나 과산화수소를 2차적으로 생성시키는 과산화 카바마이드(carbamide peroxide)를 치아 미백제로써 임상에서 주로 사용한다.
치아의 미백과정에서 과산화수소는 법랑질과 상아질 내의 유기질에 침투하여 산화작용을 하는데 대부분의 미백효과는 법랑질층에서 일어난다고 보고되고 있다.
과산화수소를 포함한 각종 미백제들은 체내의 여러 효소들에 의하여 더 강력한 산화제로 작용하면서 유전적이거나 환경적인 요인에 의해 발생한 치아의 착색을 야기하는 원인물질들을 산화시켜 분해한다. 즉 산화반응에 의해 착색을 일으키는 원인물질들이 분해되고 분산됨으로써 치아표면의 표백 및 탈색효과를 나타내지만 이 때 발생되는 산화제들이 신체에 해로운 작용을 한다는 사실도 밝혀졌다. 특히 표백효과를 증강시키기 위해 가열하거나 레이저 또는 가시광선 등을 쪼여주는 과정에서 조직 내의세 포들은 더욱 해로운 자극을 받게 된다.
그리하여 치경부 조직의 흡수, 치아의 과민성 증가, 법랑질 표면형태의 변화, 치과 재료들의 접착력 저하, 아말감표면으로부터 유리수은의삼출, 발암성물질로 작용가능성 등 각종 유해성을 유발한다.
신체에 해로운 반응을 나타내는 기전을 살펴보면 우선 과산화수소는 생체 내에서 슈퍼옥사이드[superoxide(O² - )]나 nitric oxide(NO)등과 반응을 하여 수산기[hydroxyl(HO·)]나 퍼옥실기[peroxyl(ROO·)]또는 알콕실기[alkoxyl(RO·)]등 활성산소를 함유하는 화학물질을 생성한다. 인체조직 내에서 자연적으로 생성되는 과산화수소는 중성백혈구(neutrophil)나 사립체와 같은 세포내소기관, 타액선 세포들이나 세균 또는 폐등에서 생성된다. 이렇게 생리적 현상으로 만들어진 과산화수소는 철분이나 구리성분과 같은 이행성 금속이 관여하는 효소적 반응(Fenton reaction)의 하나인 자연발생적인 산화환원 반응을 통하여 생체 내에서 매우 활성이 강한 산소화합물을 발생시킨다.
체내에서 만들어진 과산화수소나 치아 미백제로써 외부로부터 공급된 과산화수소는 중성백혈구를 자극하여 Myeloperoxidase(MPO)라는 효소의 유리를 촉진시켜 강력한 산화제인 hypochlorous acid(HOCl)를 생성하게 한다. 동시에 과산화수소에서 비롯된 HOCl은 아미노산들을 chloride이온(체내에서 가장 농도가 높은 Halide이온)과 결합시켜 chloramine을 생성함으로써 고유한 단백질의 구조나 효소로써의 기능이 왜곡되도록 유도한다. Chloramines는 HOCl보다 약한 산화제지만 반감기가 더 길고 여러 생체조직으로 확산되므로매우 해로운존재이다.
이 과정을 화학식으로 살펴보면 다음과 같다.
H₂O₂+Cl - +H + →MPO → HOCl +H₂O
HOCl +R - NH₂→ RNHCl +H₂O
이와 같이 발생되는 활성산소의 화합물들은 세포 내 DNA의 구조를 파괴하여 유전독성(genotoxicity)까지 초래한다고 보고되었다. 그러나 생체조직 내에 자연적으로 존재하는 항산화제들 또는 항산화효소들이 이미생성된유리기(ROS)에 전자를 제공, 중화시킴으로써 이러한 세포독성은 거의 소멸된다.
그러나 농도가 높은 과산화수소가 인체외부로부터 공급되는 경우에는 항산화효소들에 의한 세포의 자체방어 능력을 초과하게 되므로 인체의 건강이 위협받게된다. 즉 Catalase, glutathion peroxidase나 superoxide dismutase같은 항산화효소들은 과산화수소를 물과 산소로 분해하거나 superoxide의 제거작용을 맡지만 이러한 효소능력이 결핍된 사람이나 체외로부터 과량의 과산화수소가 유입되는 경우에는 체내의 과산화수소 농도가 증가하여 조직의 괴사나 궤양을 일으키는 요인으로 작용하게 되는 것이다.
특히 MPO - H₂O₂작용에 의해서 생성되는 더욱 강력한 산화제인 수산기[Hydroxyl radical(·HO) - ]는HOCl이 자연적으로 몸 안에서 발생하는 superoxide(O₂ - )와 반응하여 만들어진다. 즉 아래와 같은 화학반응에 의해 생성된 수산기는 주위에 존재하는 모든 생체구조를 산화시켜 파괴하는 주범이 된다.
HOCl +O₂ - → Cl - +O₂+·HO
이와 같이 과산화수소는 생체 내에서 여러 가지 반응을 일으켜 각종 산소활성물질을 만들어내기 때문에 세균의 공격을 받은 신체를 방어하기위하여 중성백혈구가 면역반응의 하나로 생성하는 MPO의 산물인 HOCl이 외부로부터 공급된 과산화수소에 의하여 더욱 강력해진 결과 세균에 대한 살균작용과 더불어 숙주의 장기까지 파괴하는 작용을 하게 된다. 특히 다량의 과산화수소에 기인하는 치주질환이나 관절염, 관상동맥질환, 암세포의 확산 등은 산소의 활성물질이 콜라겐을 파괴하는 Matrix Metalloproteinase(MMPs)들을 활성화시키거나 과다하게 유리시킨 결과에 의한 것들이다.
만일 30%농도의 과산화수소가 피부나 눈에 직접 접촉되면 심한 자극이나 화상의 원인이 된다. 또한 과잉된 과산화수소가 치주조직내로 들어가면 발생기 산소에 의한 조직기종(tissue emphysema)을 야기하기도 한다. 세포단위에서는 과산화수소가 poly - ADP - ribose polymerase를 활성화시키고 NAD결핍을 초래하며 ATP를 저하 시켜 결과적으로 세포를 사멸로 이끈다. 실험동물의 치은조직에 1% 과산화수소 용액을 48시간이상 적용시킨 경우 먼저 부종이 발생되고 곧이어 상피세포내에 기포가 형성되었으며 마지막 단계에서는 상피가 파괴되고 각질층이 떨어져나가는 모습이 관찰되었다.
이 과정에서 나타나는 세포들의 반응은 급성염증 시에 발현하는 양상들과 비슷하다. 즉 부종증세가 심해짐에 따라 혈관의 침투성이 증가하여 다수의 급성염증성세포들과 혈관내의 혈소 증가 및 섬유소의 출현이 관찰되었고 48시간이 지나면서 급성반응이 만성반응으로 변해가는 양상을 볼 수 있었다.
과산화수소로 입안을 양치질하면 구강내의 자극과 불편 감, 건조감과 함께 미각상실과 필리형유두(filiform papillae)의 길이가 길어지고 광범위한 부위의 점막이 백색으로 변하는 부작용이 나타난다. 동시에 상피의 증식 율과 상피 층의 두께도 두꺼워 진다. 이 때 세포의 증식을 알려주는 지수인 PCN(proliferating cell nuclear antigen) index가 상피의 기본 층과 기저층의 바로 상부에서 높게 나타난다. 이것들은 과산화수소가 세포분열 능력을 조장시킨다는 것을 뜻하며 이는 과산화수소가 변형된 세포에서 종양 발생의 조장제가 될 수도 있다는 사실을 뒷받침한다.
