바이오인

혈중 THMs 농도와 골관절염과의 연관성

◈ 목차

요약문

1. 서론

2. 방법

  2.1. 조사 대상 인구

  2.2. 혈중 THMs 와 염증 및 산화스트레스 혈청 지표의 정량

  2.3. 골관절염의 정의

  2.4. 공변량 변수

  2.5. 데이터분석

3. 결과

4. 토의 및 결론

◈본문

요약문

정수처리 과정에서 수중 유기물과 염소의 반응으로 생성되는 THMs(trihalomethanes)는 발암물질 로 알려져 있으며, 골관절염과 관련 있는 염증과 산화스트레스를 유발한다. 그러나 THMs 가 골관 절염 유발과 직접적으로 관련되어 있는지는 밝혀지지 않았다. 이들의 연관성 분석을 위해 미국에 거주하는 50 세 이상의 성인을 대상으로 혈중 chloroform(TCM), bromodichloromethane(BDCM), dibromochloromethane(DBCM), bromoform(TBM)의 농도 측정 자료를 수집해 검토했다. 총 4,077 명의 50 세 이상 성인 중 21.3%인 781 명에게서 골관절염이 관찰되었다. 또한 혈액에 BDCM, DBCM, Br-THM(BDCM, DBCM, TBM 의 합)의 농도가 높을수록 골관절염 발병 확률이 증가했고, 혈 중 BDCM, DBCM, Br-THM 농도와 산화스트레스 혈청 지표(gamma-glutamyl transferase, GGT) 사 이에는 양의 용량-반응 관계가 있다. 이러한 결과를 요약하면, 미국 50 세 이상 성인의 혈중 BrTHM 농도는 혈청 GGT 의 상승과 관련이 있으므로 골관절염 발병 위험 상승과 연관이 있다. 하지 만 이러한 결과를 입증하고 THMs 이 골관절염을 유발하는 기작을 조사하기 위해서는 더 많은 인 구를 대상으로 하는 연구가 필요하다.

1. 서론

 골관절염은 통증과 함께 관절이 뻣뻣하고, 기능적 장애 증상을 보이는 대표적인 만성질환이다. 전 세계적으로 2017 년 골관절염 발병은 1990 년 대비 8.2% 증가했다. 1999~2000 년 조사에서 미 국 성인의 6.6%가 이 질환을 갖고 있었으나, 2013~2014 년 조사에서는 비율이 14.3%f 로 크게 증 가했다. 골관절염의 원인이 완전히 밝혀진 것은 아니지만, 염증 및 산화스트레스와 연관이 있을 것으로 추정하고 있다. 페놀, paraben, perfluoroalkyl acid 와 같이 염증과 산화스트레스를 유발하는 것으로 알려진 환경오염물질과 골관절염 발병과의 연관성이 보고되고 있다.

 소독부산물(disinfection byproducts: DBPs)은 정수처리 과정에서 소독제와 자연 유기물 또는 인 공 화학물(브롬, 요오드)이 반응해 의도하지 않게 생성되는 화합물이다. Trihalomethanes(THMs)는 대표적인 DBPs 로, 염소소독된 음용수에서 검출되는 수백 종류의 DBPs 중 66%가 THMs 다. 우리 가 물을 마시거나 수영, 샤워, 목욕할 때, 그리고 수돗물을 이용해 청소할 때 휘발성 THMs 에 노출된다. THMs 는 암을 유발하거나 생식기능에 영향을 미치기 때문에 미국 환경보호청에서는 음용 수에서의 THMs 농도를 저감하고자 노력하고 있으나, 일반인의 소변 및 혈액에서 여전히 검출되 고 있다. 동물실험에서 THMs 는 미토콘드리아의 생체 에너지 활동을 감소시키고, in vivo 연구에 서는 4 가지 종류의 THMs 모두가 골관절염 증상과 관련이 있는 골수 염색체 이상을 유발한다고 보고했다. 이러한 연구에도 불구하고 THMs 노출과 골관절염 사이의 연관성은 아직까지 밝혀 지지 않았다.

 그렇다면 수돗물을 이용하는 개인이 THMs 에 얼마나 노출되는지에 대한 장기적인 조사가 필요 한데, 수돗물에서의 THMs 농도를 통한 노출평가는 급수관로의 지역적 및 공간적 변동성이 크기 때문에 역학연구에 적합하지 않다. 게다가 THM 노출은 인구통계학적 특성과 수돗물에서의 THM 농도, 다양한 종류의 음용수 사용에 영향을 받으므로 DBP 노출을 정확하게 평가하는 것이 상당 히 복잡하다. 그러나 저농도의 노출에도 민감하게 반응하는 혈중 THMs 농도는 모든 경로의 THM 노출을 종합적으로 측정할 수 있다는 장점이 있다. 비록 THMs 는 인체 내에서 수분에서 수시간 으로 반감기가 짧지만, 우리는 일상생활에서 지속적으로 THM 에 노출되고 있고 지방조직에서 배 출되는 속도가 느리기 때문에 혈중농도는 항상 일정한 수준을 유지할 것이다. 따라서 본 리포트 에서는 혈중 THM 농도를 노출 지표로 이용하고, 이들과 골관절염, 그리고 골관절염을 유발하는 염 증과 산화스트레스와의 관계를 미국 전역의 50 세 이상 성인을 대상으로 조사한 결과에 대해 서술하고자 한다.

2. 방법

2.1. 조사 대상 인구

 국민건강영양조사는 미국 인구의 건강 및 영양상태를 평가하기 위한 인구 기반의 횡단적 조사 이다. 민간인 비시설화 가구에 거주하는 인구를 대표하는 표본을 반영하기 위해 복잡한 다단계 확률표본추출 설계를 이용해 미국의 4 개 지역과 대도시 및 비수도권을 대표하는 30 개 카운티를 선택해 조사를 수행했다. 조사는 인터뷰와 신체검사, 그리고 실험실 테스트를 결합해 1999 년부 터 실시됐으며, 2 년 주기로 자료가 공개되어 있다. 보다 정확한 추정치를 생성하기 위해 1999~ 2012 년 참가자 중 휘발성유기화합물을 측정한 7 개의 독립적인 무작위표본 하위집합을 수집했다. 이 중 골관절염 발생이 증가하기 시작하는 50 세 이상의 성인 5,735 명을 연구 모집단으로 구성했 으며, THMs 를 측정하지 않은 참가자(898 명)와 관절염에 대한 정보가 없는 참가자(17 명), 관절염 진단은 받았지만 종류를 모르는 참가자(761 명)를 제외한 4,077 명을 최종 조사 대상 인구로 선정 했다.

2.2. 혈중 THMs 와 염증 및 산화스트레스 혈청 지표의 정량

 4 종류의 THMs[chloroform(TCM), bromodichloromethane(BDCM), dibromochloromethane(DBCM), bromoform(TBM)]의 혈중농도를 측정하기 위한 분석을 실시했다. 또한 총 THMs(TTHMs; 4 가지 THMs 합계), 염소화 THMs(Cl-THMs; TCM, BDCM, DBCM 합계), 브롬화 THMs(Br-THMs; BDCM, DBCM, TBM 합계)도 계산했다. 염증지표로 통상적으로 이용되고 있는 혈청 C-reactive protein(CRP) 과 산화스트레스 지표로 이용되는 혈청 gamma-glutamyltransferase(GGT)도 함께 측정했다.

2.3. 골관절염의 정의

 참가자들은 다음 3 가지 질문에 스스로 답변해 골관절염을 앓고 있는지를 판단했다.

1) 의사에게 관절염이 있다고 들은 적이 있는지?

2) 만약 그렇다면 어떤 형태의 관절염이었는지(즉, 골관절염, 류머티즘성관절염, 다른 형태의 관절염, 모르겠음, 또는 답변 거부)?

3) 관절염 진단을 처음 받았을 때의 나이는?

 이러한 질문을 통해 의사나 다른 건강 전문가로부터 골관절염 진단을 받은 것으로 답변한 참가 자를 골관절염으로 정의했다.

2.4. 공변량 변수

 인구통계학적 특성과 생활 습관 요인, 골절 이력, 물을 사용하는 활동 등의 데이터도 수집하였 다. 소득은 연도, 주, 가족 규모에 따른 빈곤 기준점에 대한 가족 소득의 비율로 평가했다. 또한 주당 중강도에서 고강도 신체 활동 시간과 호흡과 심박수가 크게 증가하는 격렬한 작업 활동에 관한 데이터도 수집했다. 신장과 체중으로 체질량지수(body mass index; BMI)를 계산했고, 참가자 들의 식이 질을 평가하기 위한 건강식습관지수(healthy eating index; HEI) 2015 도 계산했다.

2.5. 데이터분석

 THMs 와 골관절염과의 연관성을 파악하기 위해 수집된 자료의 기술통계 분석을 수행했다. 다 변량 로지스틱 회귀 모델은 혈중 TCM, Cl-THM, Br-THM, TTHM 농도의 4 분위수에 따른 골관절염 에 대한 교차비(odds ratio; OR, 통계학에서 두 범주형 변수 간의 상관관계를 설명하기 위해 사용 하는 측정치)를 평가하는 데 사용되었다. 또한 다변량 선형 회귀 모델로 혈중 THM 농도와 혈청의 CRP 및 GGT 수준 사이의 연관성을 알 수 있는 회귀계수를 추정했다. Br-THMs 검출률이 상대 적으로 낮으므로(모두 75% 미만) BDCM(3 분위수), DBCM(<50 번째, 50~75 번째, >75 번째), TBM (<75 번째, 75~87.5 번째, >87.5 번째)을 모델에 적용할 때에는 참가자를 3 개 그룹으로 구분했다. 모든 THM 범주의 선형 추세에 대한 P 값은 각 범주의 중간값을 순서 변수로 포함하여 테스트하 였다. 1 차 모델에서는 나이와 BMI, 성별을 감안했고, 2 차 모델에서는 인종/민족(비히스패닉 백인 과 흑인, 멕시코계 미국인, 기타), 가족의 소득-빈곤율(0~1.0, 1.1~3.0, 3.0 이상), 흡연 상태(전혀 하 지 않음, 현재 흡연 중, 과거 흡연), 격렬한 여가 활동(예/아니오), 고관절, 손목 또는 척추 골절 병 력(예/아니오), 최근 수영장, 온탕 또는 증기탕 사용 여부(예/아니오) 등을 감안했다. 일부 누락된 데이터(흡연 상태 2 개, BMI 71 개, 가족소득-빈곤율 비율 345 개)는 중간값으로 대치하였다. 이러 한 분석 결과가 THM 측정 날짜와 골관절염 진단 날짜 사이의 시간 간격에 영향을 받는지 파악 하기 위해 로지스틱 회귀 모델을 골관절염 진단 후 2 년 미만과 2 년 이후에 측정된 혈중 THM 농도로 구분하여 분석을 수행했다.

계층화 분석은 연령(51~64 세, 65 세 이상), 성별(남성, 여성), 조사 주기(1999~2006 년, 2007~2012 년), 비만(예/아니오), 흡연 이력(예/아니오), 여가 시간 신체 활동(주당 중강도의 격렬한 활동 3 시 간 미만, 3 시간 이상), 격렬한 작업 활동(예/아니오) 및 식이 질(HEI-2015 점수 ≤50 이하, 50 초과) 에 따라 수행되었다. 혈중 THM 농도와 계층화 변수 간 곱의 상호작용은 우도비 테스트(likelihood ratio test, 어떤 모형이 표본데이터에 더 나은 적합도를 제공하는지 확인하기 위해 모든 모수가 자유인 제약이 없는 모형과 귀무가설에 의해 더 적은 수의 모수로 제약되는 모형 등과 같은 2 가 지 모형의 적합도를 비교하는 가설검정)로 평가했다. 또한 상호작용으로 인한 상대적 초과 위험을 계산하여 부가적 상호작용도 평가했고, THM 노출로 발생하는 염증 및 산화스트레스 지표와 관련 된 골관절염 위험 비율을 추정하여 중재 분석을 수행했다. 갑작스럽게 많은 양의 THM 에 노출된 영향을 평가하기 위해 검사 전 수영장, 온탕, 증기탕을 이용한 성인 118 명을 제외했고, 데이터 수집 시기와 혈액검사 시기를 조절하고 마지막 샤워나 목욕 이후의 시간 간격을 고려했다. 결과 의 오류를 방지하기 위해 골관절염 이외의 모든 유형의 관절염이 있는 참가자를 대조군에서 제외 했다.

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.