요즘 황사가 심한 날이 계속되고, 황사로 인한 건강상의 위험으로 노약자 등은 외출 자제를 권하는 날들이 지속되고 있습니다. 작년 COVID-19로 한때 맑은 날들이 이어지고, 이 환경을 유지하자는 운동이 잠시 이어지기도 했지만 지금을 보면 아직 환경의 중요성이 전 세계 모든 사람들에게 인식되기에는 많은 시간이 필요한 것 같습니다. 환경에 대한 인식과 환경보호가 일상화가 되기 위해서는 아직 수많은 시간이 지나야 할 것 같습니다.
이번에 소개해 드릴 연구는 대기오염이 알레르기 비염에 미치는 영향에 대한 연구입니다.
이 연구는 대기오염과 알레르기 비염과의 수많은 연구들을 바탕으로 리뷰해서 정리한 논문입니다. 대기오염이 알레르기 비염에 영향을 미친다는 것은 많은 연구를 통해 알려진 사실이며, 이를 예방/치료를 위한 의료 현장에서의 중요한 결론을 도출하였습니다.
1. 대기오염과 알레르기 비염
대기오염물질은 크게 실내와 실외 오염물질로 나눌 수 있습니다. 실내 오염물질로는 미세먼지 (Particulate matter), 휘발성유기화합물 (Volatile organic compounds), 라돈 (Radon), 세균 (Bacteria), 곰팡이 (Fungi)), 집먼지진드기 (House dust mite) 등이 있고, 실외 오염물질에는 미세먼지, 질소산화물 (Nitric oxides), 일산화탄소 (Carbon monoxide), 황산화물 (Sulfur oxides), 오존 (O3), 자동차 매연 유발 대기오염(Traffic-related air pollultion, TRAP) 등이 포함됩니다. 이 중에서 알레르기 비염과 관련된 주요 오염물질은 실내에서는 곰팡이, 집먼지진드기 등이 대표적인 항원이고, 실외에서는 오존이 알레르기 비염 유발과 매우 높은 관련을 보였습니다.
대기오염물질과 알레르기 비염과의 관계를 조사한 연구들은 대부분 역학적 연구인 경우가 많습니다. 최근까지 보고된 알레르기 비염 및 호흡기 질환에서 대기 오염에 관한 역학적 연구결과 알레르기 비염, 천식 등의 기도 면역 질환에서 대기오염이 심해지면 임상적으로 실제 외래 방문 횟수가 늘어난다고 합니다.
최근 유럽에서는 EIT Health (European Institute of Innovation and Technology Health)가 POLLAR(Impact of air POLLution on sleep, Asthma and Rhinitis)라는 대규모 프로젝트 (참고: eithealth.eu/who-we-are/)를 실시하고 있습니다. 이는 유럽지역의 대기오염에 관한 지리적 정보를 바탕으로 모바일 앱과 머신러닝 기술을 이용하여 대기오염, 수면, 알레르기 비염의 관계에 대해 조사하는 연구입니다. 대기오염, 수면 상태, 알레르기 증상 등을 종합하여 새로운 치료 가이드라인을 제시하고, 국가 간 네트워크를 형성함으로써, 궁극적으로 대기오염과 알레르기 비염의 상호작용을 체계적으로 평가할 수 있을 것입니다.
중국 북경 지역에서는 시간 경과에 따른 분석을 통해 대기오염 물질 중 미세먼지, 이산화황, 이산화질소의 농도가 증가함에 따라 알레르기 비염 환자의 외래 방문 빈도가 증가한다는 점을 확인하였습니다. 또한, 알레르기 비염 외래 방문 횟수를 기준으로 이산화질소 및 이산화황 농도가 외래 방문 횟수에 가장 많은 변화를 초래했다는 연구 결과도 있습니다.
기온도 알레르기 비염에 중요한 영향을 미칩니다. 이를 뒷받침해주는 연구결과로 기온이 증가하면서 알레르기 증상 점수가 높아진 연구결과가 있습니다. 최근 지구 온난화로 인해 극지방의 온난화, 장기간의 장마, 홍수, 가뭄 등 기상 사건들이 일어나고 있습니다. 이로 인한 단열 현상 및 습도 증가로 실내에서는 개, 고양이 등 애완동물, 집먼지진드기, 곰팡이, 바퀴벌레 같은 공기 알레르겐뿐만 아니라 극초미세먼지나 휘발성유기화합물이 증가합니다. 또한, 실외에서는 자동차 매연, 난방, 화석연료 사용으로 인해 꽃가루, 곰팡이, 디젤가스 입자, 미세먼지, 산화질소, 오존의 증가를 유발하고 이는 실내로도 유입되어 공기 오염에도 영향을 미쳐 악순환이 지속된다. 즉, 지구 온난화가 오염물질을 증가시키고 이는 알레르기를 일으키는 결과를 가져올 수 있습니다.
알레르기 비염은 대기오염, 계절적 영향 등 환경적 요인뿐 아니라 개개인의 유전자형 (genotype)에 따라 발현되는 전사체 (transcriptome)가 다른 후생유전학적 (epigenetics) 영향을 받으며 이에 따라 면역 세포와 점막 면역의 반응이 달라지는 복잡한 기전으로 나타나는 질환으로 알려져 있습니다. 최근에는 대기오염물질에 의해 조직에 산화 스트레스가 축적되고 조직 염증 반응과 세포 사멸 (apoptosis)이 유발되며 궁극적으로 알레르기 비염을 발현시킨다는 가설이 발표되기도 했습니다.
일반적으로 알려진 미세먼지로 인한 호흡기 질환은 아래 그림과 같이 일어납니다. 미세먼지에 의한 외부 자극을 받으면 기도 점막에서는 기도 상피 세포(airway epithelial cell) 내에 염증조절복합체(inflammasome)인 NLRP3 (nucolotide-biding domain, leucinrich repeat protein 3)가 발현되어 CXCL1 케모카인을 분비하여 혈액 내 중성구 (Neutrophil)를 모집 (Recruitment) 합니다. 한편, 흑탄소 자극을 받으면 점막 내 탈메틸화 (Demethylation)를 거쳐 IL-4가 생성되며, 이는 점막에서 호염기구 (Basophil) 및 Th2, B세포와 반응하여 국소 IgE 생성이 증가합니다.
2. 알레르기 비염 진단 및 치료
알레르기 비염 진단을 위해서는 알레르기 증상에 대한 병력 청취와 함께 동반질환 (비갑개 비대, 성인 비중격만곡증, 소아 아데노이드 비대증 등)에 대한 신체진찰이 무엇보다 중요합니다. 하지만, 알레르기 비염 증상은 대부분 비특이적인 경우가 많기 때문에 병력 청취와 이학적 검사만으로 대기오염에 의한 알레르기 비염을 특정하는 것은 쉽지 않습니다. 따라서, 병력 청취나 신체진찰 이외에 IgE 매개 과민반응 (IgE-mediated hypersensitivity)을 객관적으로 확인하기 위해 혈청검사나 피부반응 검사가 이용될 수 있습니다.
* 임상에서 주로 시행하는 검사
- 체외 검사: 혈청 총 IgE 검사(serum total IgE), 특이 IgE 항체 검사인 RAST (radioallergosorbent test), MAST (multiple allergen simultaneous test), ImmunoCAP system, 혈액 호산구와 호산구 양이온단백 (eosinophil cataionic protein) 검사, 비세포 검사(nasal cytology) 등
- 체내 검사: 피부반응검사 (침습적이지만 원인 항원을 규명할 수 있는 임상 검사법, 피부단자검사(skin prick test)와 피내검사(intradermal test)가 있음), 유발검사(provocation test)
하지만, 임상 현장에서 알레르기 비염 진단에 이용하는 대기오염물질에 대한 개별 검사법은 아직까지 없는 실정입니다.
일반적인 알레르기 비염의 약물치료는 중증도(severity)와 지속 기간(duration)에 따라 ARIA (Allergic Rhinitis and its Impact on Asthma) guideline 권고안을 따르고 있습니다. ARIA guideline에서는 증상의 지속기간에 따라 간헐성(intermittent) 혹은 지속성(persistent)으로 분류하고 수면이나 일상생활 지장 여부에 따라 경증(mild) 혹은 중등도-중증(moderate-severe)으로 분류합니다. 이에 따라 단계적으로 약물치료를 결정하는데, 현재 임상에서 알레르기 비염 치료에 사용되는 대표적인 약제는 국소 스테로이드제, 경구 항히스타민제이며 혈관 수축제, 항콜린제, 류코트리엔 조절제, 비만세 포안 정제, 국소 항히스타민제가 보조적으로 사용됩니다.
하지만 대기오염에 의해 악화된 알레르기 비염에서 구체적인 약물치료 효과에 대한 연구는 현재까지 많지 않은 실정입니다. 따라서, 알레르기 비염에서 여러 대기오염물질 자극 이후에 증가된 산화스트레스가 다양한 약물치료로 인해 얼마나 변화하는지 확인하는 기초 연구들과 이를 바탕으로 임상적으로 치료에 접목할 수 있는 연구들이 필요할 것입니다.
결론적으로 고농도 미세먼지나 대기오염에 대한 대응을 통해 알레르기 비염을 예방해야 하며, 아래는 대표적인 대응 방안입니다. (1) 외출은 가급적 자제하고 실외 모임, 스포츠 활동 등의 실외 활동을 최소화합니다. (2) 외출 시 식약처 인증 보건용 마스크(KF 80 이상)를 올바른 방법으로 착용합니다. (3) 외출 시 대기 오염이 심한 곳은 피하고, 활동량은 줄인다. 미세먼지 농도가 높은 도로변, 공사장 등에서 지체 시간을 줄이고 격렬한 외부활동을 줄입니다. (4) 외출 후 손, 발, 눈, 코를 흐르는 물에 깨끗이 씻고 양치질합니다. (5) 적절한 환기, 물청소 등 실내공기 질을 관리하고 필요시 공기청정기를 가동한다. 공기청정기의 필터는 주기적으로 점검, 교체합니다. (6) 자가용 운전 대신 대중교통을 이용하고 폐기물 소각을 자제하여 대기오염 유발 행위를 최소화합니다.
알레르기 비염에 대한 대기오염의 의미를 이해하여 진료 현장에서 효율적인 진료를 시행할 수 있는 실제적인 도움이 되었으면 합니다.
요즘 실내에 머무는 시간이 점차 증가하면서 디퓨저, 향초 등 실내 향기를 위한 제품들이 많이 사용되고 있습니다. 일반적으로 에센셜 오일에 함유된 복합적 구성성분들이 독특한 향 특성을 만들고, 항산화, 항진균성, 항균성 및 방충성 등과 같은 효능을 가지게 한다고 합니다. 그중에서도 예전부터 인체에 좋은 효과를 준다고 알려지고 향기도 좋아 많이 사용되고 있는 것이 페퍼민트향입니다. 또한, 페퍼민트는 차로서 많은 분들이 섭취하고 있습니다.
*페퍼민트 효능
주요 성분인 멘톨은 피부와 점막을 시원하게 해 주고, 항균과 통증 완화에 효과적이어서 고대 이집트에서는 식용과 약용 및 방향제로, 고대 그리스에서는 향수의 중요한 성분으로, 그리스와 로마에서는 향수 외에도 원기 강화제와 목욕 첨가제로 사용하였다. 정신적 피로와 우울증, 신경성 발작 등에 효과가 있고, 더울 때에는 차갑게 해 주고 추울 때에는 따뜻하게 해주는 성분이 점액의 유출을 막아주고 해열과 발한을 돕는다. 감기·천식·기관지염·콜레라·폐렴·폐결핵·식중독·신경통 등에 효과가 있다.
이번 연구에서는 페퍼민트향이 농도에 따라서 뇌와 감성에 어떤 영향을 미치는지 분석한 연구입니다.
이 연구는 10대 후반 ~ 20대 비흡연 여성 22명을 대상으로 페퍼민트 아로마 오일을 희석시킨 농도에 따라 향을 코로 흡입하고, 뇌파 측정과 감성 평가 (20점 척도)를 진행한 결과입니다.
데이터 분석을 위하여 뇌파의 경우 모서리 주파수 (Spectral Edge Frequency, SEF)를 분석하였고, 감성 평가의 경우 6가지 항목을 평가하였습니다.
- Q1: 불쾌함(unpleasant)-유쾌함(pleasant)
- Q2: 무더움(sultry)-상쾌함(fresh)
- Q3: 느끼함(greasy)-청량함(refresh)
- Q4: 남성스러움(masculine)-여성스러움(feminine)
- Q5: 흥분함(exciting)-진정됨(calming)
- Q6: 강렬함(hard)-부드러움(soft)
*모서리 주파수:스펙트럼 에지 주파수 또는 SEF는 신호 처리에 사용되는 측정입니다. 일반적으로 "SEF x"로 표시되는데, 이는 주어진 신호의 총전력의 x % 이하가 되는 주파수를 나타냅니다. (Thespectral edge frequency (SEF)is a measure used insignal processing. It is usually expressed as "SEFx", which stands for thefrequencybelow whichxpercent of the totalpowerof a given signal are located. (typicallyxis in the range 75 to 95.))
페퍼민트는 저농도에서 불안 감소 지표인 θ파와 α파가 증가되고 β와 γ파는 감소된 이완상태의 효능을 보이며, 페퍼민트 농도가 증가함에 따라 α파 감소, θ파, β파, γ파는 증가되는 각성상태의 특성을 보였습니다.
페퍼민트 농도 변화에 따른 뇌파의 변화를 종합적으로 평가할 수 있는 뇌파 지표인 모서리 주파수 SEF50와SEF90의 변화는 페퍼민트의 농도가 증가함에 따라 활성화되었습니다. 또한, 페퍼민트의 농도가 증가함에 따라뇌의 활성화 관련 지표인 ΔSEF50와 스트레스와 관련된 뇌파 지표인ΔSEF90가 증가하는 연관성을 보였습니다.
감성 평가 결과 페퍼민트는 농도 상관없이 유쾌하고(pleasant), 상쾌하며(fresh) 및 청량한 (refresh) 느낌으로 평가되었고, 농도가 증가할수록 상쾌하고 청량한 느낌은 강화되는 반면 유쾌함은 감소하였습니다. 또한, 페퍼민트 농도가 증가함에 따라 남성적(masculine)이고 흥분되고(exciting) 강렬함(hard)에 대한 감성 반응이 함께 두드러지게 나타나는 것으로 평가되었습니다.
페퍼민트향은 뇌 활성, 스트레스, 감성상태 등에 영향을 미치는 것을 볼 수 있었습니다. 모든 사람에게 동일하게 적용되는 결과는 아닐 수 있지만, 주로 실내에서 생활하면서 스트레스도 받고 답답하기도 한데 뇌 활성화와 기분전환을 위해 페퍼민트향을 피우는 것이 어떨까 싶습니다.
요새 COVID-19로 인해서 주로 실내에만 머무르고 있으실 것 같습니다. 실내에만 머물기에는 답답하기도 합니다. 그러면 실내 공기가 우리 건강에 미치는 영향은 더 커질 것입니다. 특히 환기도 하지 않는다면 더더욱 실내공기가 건강에 직접적으로 영향을 미칠 것입니다.
이번에 소개할 논문은 실내공기 중에서도 나노 물질 (PM-0.1)*, 그중에서도 생물학적 물질의 중요성에 대한 논문입니다. 현재 전 세계적으로 PM-10, PM-2.5를 법적으로 규정하여 관리하고 있습니다. 하지만, 과거부터 계속해서 공기 중 나노물질 (PM-0.1)에 대한 연구가 계속되고, 나노물질이 건강에 미치는 영향이 더 심각하다고 밝혀졌습니다.
*PM-0.1: 입자 크기가 0.1um (100nm) 이하의 물질
이 논문에서는 실내공기 중 나노물질 중에서도 생물학적 물질이 폐질환에 미치는 영향에 대해 리뷰하였습니다.
우선 나노물질의 큰 문제는 침전되지 않고 오랜 시간 공기 중에 머무르면서 호흡기로 흡입될 가능성이 매우 높다는 데 있습니다. 침전이 되고 청소를 하면 먼지가 사라지는데, 침전이 되지 않는다면 공기 중 먼지를 없애기는 쉽지 않습니다. 또한, 폐로 흡입되었을 때, 미세먼지/초미세먼지는 폐포대식세포 (Alveolar macrophage)에 의해서 걸러지지만, 나노물질의 경우 상기도 상피세포로 흡수되어 염증반응을 일으키게 됩니다. 이 염증 반응이 만성질환, 암 등의 위험성을 증가시킵니다. 즉, 실내공기 중 나노물질은 직접적으로 건강에 영향을 미치는 물질이라고 할 수 있습니다. PM-10, PM-2.5도 건강에 영향을 미치지만 나노물질만큼의 직접적인 영향은 아니라고 할 수 있습니다.
천식, COPD, 폐암 등과 같은 폐질환의 주요 원인은 흡연, 화학물질, 알레르겐 (집먼지진드기 유래), 공기오염물질, 생물학적 물질 (세균 유래 등) 등으로 알려져 있습니다. 하지만 위의 원인으로 만성 폐질환을 전부 설명하기에는 어려움이 있습니다. 환자 중에는 비흡연자도 많이 있으며, 원인 물질의 노출이 얼마 되지 않았는데도 질병이 발생한 경우도 많이 보고되고 있습니다. 폐질환을 기전적으로 확인해 보면 Th17 cell inflammation 이 주요 기전인데 이 기전은 주로 세균 유래 물질에 의한 것으로 알려져 있습니다.
위의 내용을 정리하면 세균 유래 물질이 폐질환을 일으키는 기전의 원인이며, 세균에서 유래하는 나노물질이 공기 중에 떠 다니면서 인체로 흡입 되게 됩니다. 그중에서도 세균 유래 세포외소포 (EV: Extracellular Vesicle)가 폐질환과 관련 있는 중요한 나노물질입니다. 많은 연구에서 동물실험을 통해 세균 유래 세포외소포가 염증반응을 일으키고 질병과 매우 밀접한 연관이 있는 것이 밝혀졌습니다.
우리가 하루에 70-80%를 실내에서 생활하는 만큼, 실내공기 중에 있는 나노 물질과 특히 생물학적 물질을 관리하는 것이 건강을 지키는 일 일 것입니다. 이런 물질들을 관리하는 방안에 대해 나오기를 기대해 봅니다.
지난번 실내공기질을 법적으로 어떻게 규정하고 있는지 확인해 봤습니다. 각 시설별로 구분되어 관리되고 있으며, 관리 기준에도 차이가 있었습니다. 각 시설마다 규정하는 법령에 차이가 있었고, 시설 특성에 따라 오염물질 기준에도 차이를 보였습니다. 자세한 내용은 지난 글 링크 확인 바랍니다.
이 중에서도 특히 노인요양시설이나 어린이집의 경우 엄격한 기준으로 관리되고 있는 것을 볼 수 있습니다. 하지만 이 법에도 예외가 있고, 크기에 따라 법적 규정에 해당되지 않는 시설들이 있었습니다. 어린이집 430 m² 이하 노인요양시설은 1,000 m² 이하의 시설은 해당 사항이 없었습니다. 관련해서 지난 글 링크 달아 드립니다.
그렇다면 이렇게 법적으로 규정하는 것이 얼마나 효율적이고 잘 관리가 되고 있을지 알아보는 연구를 소개해 드리려고 합니다.
한국에서 실시한 민감계층 시설에서 실내공기질을 관리하는데 법적 규정이 얼마나 효과적인지 소개하는 연구결과입니다. 이 연구는 2013.04 ~ 2014.03에 이루어진 연구로 총 11가지 오염물질과 휘발성유기화합물을 측정 및 비교 분석했습니다. 측정항목은 PM-10, PM-2.5, 이산화질소 (NO₂), 이산화탄소 (CO₂), 일산화탄소 (CO), 총부유세균 (TBC), 총휘발성유기화합물 (TVOC), 폼알데하이드 (HCHO), 라돈 (Rn), 오존 (O₃), 석면, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자이렌, 스티렌을 측정했습니다.
연구결과 PM-10, PM-2.5, 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화질소, 총부유세균의 평균값이 법적 대상시설에서 통계적으로 유의하게 낮게 나타났습니다.
법적 대상시설에서 주요 오염물질이 낮게 나온 결과를 확인할 수 있었습니다. 왜 그랬을지 살펴보면, 역시나 관리 시스템의 차이로 볼 수 있는 것 같습니다. 법적 대상시설에서 기계적 환기시스템을 주로 이용하면서, 창문을 이용한 환기를 같이 진행하는 형태를 많이 볼 수 있었고, 법적 예외대상에서는 주로 창문을 이용한 환기를 이용하는 것을 볼 수 있었습니다. 또한 공기청정기 설치도 법적 대상시설에서 많이 설치한 것으로 조사되었습니다.
공기청정기 설치는 입자상 오염물질 (PM-10, PM-2.5, 총부유세균) 농도를 확실히 낮추는 효과를 보였습니다.
이렇듯 법적 대상시설에서는 관리가 보다 체계적으로 잘 되어 있는 것 같습니다. 법적 예외대상도 잘 되어 있는 곳은 잘 되어 있지만, 관리 시스템이 잘 안되어 있는 곳도 있습니다. 이는 실내공기질 관리에 대해정확히 모르거나 시스템 관리 비용, 건물 특성 등의 문제가 있을 것입니다.
이런 부분을 적극적으로 도와주어 법적 예외대상 시설이라도 실내공기질을 철저히 관리할 수 있도록 해서 어린이, 노인 등 민감계층들의 건강을 지킬 수 있으면 좋겠습니다.
요새 많이들 프로바이오틱스, 프리바이오틱스 많이 챙겨 드시고 있습니다. 프로바이오틱스, 프리바이오틱스 시장의 상승 속도가 정말 엄청난 것 같습니다. 장내 미생물과 건강의 연관성이 계속해서 밝혀지면서 장내 미생물을 유익하게 바꾸고 건강하게 바꾸기 하기 위해 많은 사람들이 먹고 있습니다.
그리고 장내 미생물뿐만 아니라, 화장품도 프로바이오틱스 과학을 이용한 화장품이라고 광고를 하면서 신제품이 계속해서 나오고 있습니다.
미생물이 피부에도 영향을 끼친다는 연구결과가 나오면서, 피부 마이크로바이옴에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 그렇다면 아토피 피부염도 피부 마이크로바이옴과 큰 연관이 있을 것으로 예상됩니다.
아토피 피부염과 피부 미생물의 관련성 연구결과를 소개하려고 합니다.
이 연구는 어린이 아토피 환자 (평균 91.4 개월) 27명과 정상인 어린이 6명을 대상으로 연구한 결과입니다.
아토피인 피부와 건강한 피부에서 거즈와 식염수를 이용하여 피부를 씻어냈고, 씻어낸 샘플을 이용하여 피부 미생물을 분석했습니다. 그 결과 아래 그림과 같이 정상인과 아토피 피부염 환자 사이에서 포도상구균 (Staphylococcus)이 확연하게 차이 나는 것을 볼 수 있었습니다. 아토피 피부염 환부에는 포도상구균이 많은 비율로 존재하고 있는 것을 확인할 수 있었습니다.
그리고 아래 그림을 보시면 아토피 피부염 치료를 하기 전과 치료한 후의 피부 미생물을 비교했는데 치료를 하고 나니 포도상구균이 확연히 줄어든 것을 알 수 있습니다. 현재 아토피 피부염 치료방법들의 결과 포도상구균이 사라지는 것으로 보입니다.
그럼 포도상구균이 아토피 피부염의 원인일까요??
그것은 아직 정확하게는 알 수 없습니다. 포도상구균이 많다는 것은 연구결과로써 확인이 되었지만, 포도상구균이 원인물질로 작용했는지, 아토피 피부염 때문에 많아진 것인지, 아님 다른 이유인 것인지는 아직 밝혀지지 않아 결론짓는 것은 어렵습니다. 또한, 어떤 다른 원인 물질들이 있을지 완벽하게 밝혀진 것이 없습니다.
하지만 이 연구에서 직접적인 연관이 있다는 것을 간접적으로 평가했습니다.
그것은 바로 혈액에서 황색포도상구균 (Staphylococcus aureus)의 소포 항체 검사를 했습니다. 포도상구균 중에서도 아토피와 관련이 있다고 이미 알려져 있는 황색 포도상구균 소포를 사용했습니다. 소포는 포도상구균에서 유래한 나노 크기의 물질이라고 파악하시면 될 것 같습니다.
그 결과 환자에서 황색포도상구균 유래 외독소 (exotoxin), 황색포도상구균 유래 소포의 IgG, IgE 농도가 모두 정상인보다 유의하게 높았습니다. 즉, 황색포도상구균 관련 항체들이 정상인보다 아토피 피부염 환자에서 높다는 말이고, 이는 황 생포도 상구균 유래 소포에 노출이 됐었다는 이야기입니다.
아토피 피부염 환자와 황색포도상구균은 매우 밀접한 관계가 있는 것 같습니다. 이에 대한 사실은 위의 연구 말고도 다른 연구에서도 증명이 된 적이 있습니다.
COVID-19 환자가 점차 늘어나면서 사회적으로 많은 문제가 생기고 있는 요즘입니다. COVID-19가 하루빨리 종식이 되어야 할 텐데 치료제나 백신이 나오기까지는 빨라야 내년 중순이 넘어야 한다는 의견이 많이 나오고 있는 것 같습니다.
오늘은 COVID-19에 따라서 대기질이 어떻게 변화가 되었는지 분석한 논문을 소개하려고 합니다. COVID-19가 사회적으로 많은 변화를 가져왔고, 환경적으로도 많은 변화를 가져왔습니다. 환경적인 변화 중 대기질 상태에 어떤 영향을 보여주었는지 분석한 논문입니다.
이 논문에서는 중국의 후베이성에서 2017년부터 2020년까지 1월, 2월, 3월의 대기질 공기를 분석했습니다. 2017년부터 2019년 은 COVID-19가 발생하기 전이고, 2020년은 COVID-19가 발생한 이후의 데이터입니다. 오염물질 항목은 초미세먼지(PM2.5), 미세먼지(PM10), 이산화황(SO₂), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 오존 (O₃)으로 총 6개 항목을 측정했습니다. 그리고 이 6개의 항목으로 AQI 지수를 사용하여 분석했습니다.
*AQI (Air Quality Index):현재 공기가 얼마만큼 오염되었고 앞으로 오염 정도가 어떻게 될지에 대한 정보를 대중에게 제공해주는 지수입니다. 각 나라마다의 차이가 있지만 미국 EPA 지수가 가장 많이 사용되고 있습니다. 미국에서는 0부터 500까지의 지수로 나타내고 총 6단계로 나누어 제시하고 있습니다. 우리나라는 통합대기환경지수 (CAI, Comprehensive Air-quality Index)를 사용하며, 미국과 마찬가지로 0부터 500까지의 지수로 나타내고 총 6단계로 나누어 제시하고 있습니다.
아래 설명이 잘 나와있는 참고 사이트 2개입니다. 자세한 정보는 아래 링크를 타고 확인해 보시면 될 것 같습니다.
COVID-19 발생 전 후 대기질 오염물질 농도는 어떻게 변했는지 한번 확인해 보도록 하겠습니다.
6가지 오염물질 항목 중에서 초미세먼지, 미세먼지, 이산화항, 일산화탄소, 질소산화물 등 5가지 항목은 COVID-19 발생 후 그 이전 연도에 비해 감소한 것을 보실 수 있습니다. 이는 COVID-19로 인한 건설현장, 공장 운영, 자동차 이동 등의 감소로 인해 오염물질 농도가 낮아진 것으로 판단하고 있습니다. 하지만 오존은 COVID-19 발생 후 증가된 경향을 보이고 있습니다. 하지만 오존 항목은 농도가 증가하는 현상을 볼 수 있습니다. 이는 질소산화물이 감소하면서 일산화질소와 반응해야 하는 오존이 축적된 것으로 보고 있습니다. 위의 현상은 아래 반응식을 보시면 간단히 설명이 가능합니다. 일산화질소 (NO)는 오존 (O₃)와 반응해서 이산화질소 (NO₂)와 산소 (O₂)로 바뀌게 됩니다. 하지만 일산화질소가 줄어들면 반응해야 하는 오존은 남게 되고 축적되어 농도가 올라가게 될 것입니다.
NO₂ + hv (에너지) -> NO + O
O + O₂ -> O₃
NO + O₃ -> NO₂ + O₂
위의 그림은 AQI 지수를 나타낸 것입니다. 지수가 높을수록 (녹색 -> 노란색 -> 주황색 -> 빨간색 -> 보라색) 대기질이 나쁘다는 의미인데 눈으로만 봐도 COVID-19 발생 이후 낮은 AQI인 녹색, 노란색의 비율이 확연하게 증가된 것을 확인할 수 있습니다.
위 결과들을 보시면 COVID-19 이후 대기질 상태가 좋아진 것을 확인해 볼 수 있습니다. 다양한 원인이 있을 수 있겠지만 공장시설, 자동차 이용 등이 확연하게 감소된 이유일 것입니다. 뉴스에서도 전 세계 곳곳에서 맑은 하늘을 보게 되었다는 내용의 기사가 많이 나왔었습니다. 원래의 하늘을 이제야 조금씩 보게 된 것입니다.
COVID-19로 인해 사람들이 만들었던 오염이 멈춘 것처럼 보입니다. COVID-19를 빨리 이겨내고 이전과 같이 생활하게 되어도, 미래에도 계속해서 맑은 하늘을 볼 수 있도록 대기질을 계속해서 관리하고 개선하는 방향을 세워야 할 것 같습니다.
미세먼지와 같은 공기오염물질의 원인 중 하나가 차량 운행이라고 알려져 있습니다. 차량이 다니면서 내보내는 매연에는 미세먼지, 중금속, 황산화물, 질소산화물 등 다양한 오염물질이 포함되어 있습니다.
실내공기질은 실내의 발생원도 있지만 외부에서 침투하는 오염물질도 매우 중요한 원인이 됩니다. 그러면 외부 오염물질 농도에 따라 실내공기질도 높아지고 낮아질 수 있습니다.
그러면 차가 고속으로 많이 다니는 고속도로는 일반도로보다 매연 양이 많을 것입니다. 그 주변에 있는 건물 내 실내공기질은 영향을 많이 받겠죠? 아무리 오염방지 설비가 있다고 해도 한계점이 있을 것 같습니다.
이번에 소개해 드릴 연구는 고속도로 옆 건물의 실내 공기질은 어떤
지 연구한 결과입니다.
측정 위치는 북부간선도로 근처 아파트에서 1주일 동안 측정했습니다. 측정항목은 검댕 (블랙카본), 나노입자를 측정하였고, 이산화탄소, 온습도를 추가로 측정했습니다. 나노입자는 일반 대기 중 먼지보다 작아서 쉽게 폐에 흡입되고 침착되어 건강상의 영향을 크게 미칠 수 있습니다.
측정 결과 주거건물의 평균 검댕 농도는 실내 1.4±0.5 mg/m³, 실외 1.9±1.0 mg/m³이고, 나노입자 농도는 실내 53.9±45.0 mm²/cm³, 실외 76.2±34.5 mm²/cm³으로 분석되었습니다.
아래의 연구결과를 보면 실내외 오염물질 (블랙카본 (BC), 나노입자 (LDSA)) 농도는 출퇴근 시간에 높게 나타났으며, 주말보다는 평일이 평균적으로 높았습니다. 출퇴근 시간 차량 운행이 많아서 오염물질의 발생이 증가하는 것으로 보입니다.
그리고 실내외 오염물질의 경향이 동일하게 나타나는 것을 볼 수 있고, 전부다 I/O ratio* 가 1 이하인 0.8 정도로 나타나는 것으로 봐서는 실내 오염물질 농도는 외부 영향이 지배적이라고 볼 수 있습니다. 단, 점심시간 때는 집안에서 요리를 해서 점심시간 때는 I/O ratio 가 1을 넘은 것으로 생각됩니다.
*I/O ratio: (Indoor / Outdoor ratio) 실외에서 발생된 물질에 의한 실내 영향을 파악할 수 있는 간단한 지표. 1을 기준으로 1보다 작으면 외부 영향으로 간주함.
최종적으로 오염물질의 실내외 영향은 주중 실외 > 주중 실내 > 주말 실외 > 주말 실내 순으로 분석되었고, 특히 출근 시간대 검댕과 나노입자 모두 실내 농도가 외부 공기와 유사한 수준을 보였습니다.
도시고속도로 도로변에 위치 한 주거건물은 도로에서 배출된 오염물질이 건물 실내로 유입되어 실내 공기질을 악화 시 킬 가능성이 매우 높습니다. 특히, 도로 오염도가 심한 출퇴근 시간대의 영향이 가장 컸습니다.
도시고속도로 인근에 위치한 건물의 경우 도로로부터 실내로 유입된 오염물질이 거주자들의 건강에 나쁜 영향을 끼칠 수 있고, 도로 방향 창문 밀폐, 환기, 공기청정기 가동 등 실내 공기질이 더욱 철저히 관리되어야 할 것 같습니다.
큰 도로 주변에 있는 건물들에서 거주하시거나 일하시는 분들은 특히나 실내공기질에 더욱 관심을 갖고 관리하시기를 바랍니다.
실내 먼지 중 나노 크기의 물질과 폐질환 (천식, COPD, 폐암)의 연관성에 대한 연구 결과를 소개하려고 합니다.
우선 생소한 용어에 대해 설명드립니다.
*Extracellular Vesicle (세포외소포): 세포에서 유래 나노 크기의 물질로서 Exosome, Ectosome, Apoptotic body 등이 포함됩니다. 보통 2중 지질막 (lipid bilayer)로 되어있으며, DNA, RNA, Protein (단백질), Metabolite (대사체), Lipids (지질), Nucleic acid (핵산) 등을 이동시키는 커뮤니케이션 물질로서 알려져 있습니다. 최근 엑소좀을 이용한 연구가 많이 진행되고 있으며, 이를 이용한 항암제 등 의약분야에서 많이 사용되고 있습니다.
그럼 연구 방법을 살펴보도록 하겠습니다. 우선 분석에 사용된 실내 먼지는 침대 매트리스에서 모았습니다. 침대 매트리스에 있는 먼지는 우리가 자면서 가장 들이마시기 쉬운 먼지라고 판단했을 것 같습니다. 그 후 모은 먼지에서 세포외소포를 분리해 냈습니다.
분리한 세포외소포를 이용하여 정상인, 천식환자, COPD 환자, 폐암환자에서 ELISA 방식을 이용하여 IgG 항체검사를 했습니다. 그 결과를 odds ratio를 이용하여 다른 요소들 (나이, 성별, 흡연)과 비교를 해봤습니다.
*Odds ratio (교차 비): 한 그룹에서 사건이 발생활 확률을 다른 그룹에서 사건이 발생할 확률과 비교한 값입니다. 예를 들면, 비만인 사람들이 암에 걸릴 확률을 비만이 아닌 사람들이 암에 걸릴 확률과 비교한 값이라고 생각하시면 됩니다. 그렇게 되면 비만인 사람이 암에 걸릴 확률이 비만이 아닌 사람들이 암에 걸릴 확률에 비해 몇 배의 차이가 나는지 알 수 있습니다.
결과의 Odds ratio를 보시면 COPD 같은 경우 흡연에서 Odds ratio가 3.7, 폐암의 경우에는 2.7이 나왔습니다. 즉, 흡연한 사람이 COPD에 걸릴 확률은 비 흡연자가 COPD에 걸릴 확률에 비해 3.7배 높은 것이며, 흡연자가 폐암에 걸릴 확률은 비흡연자가 폐암에 걸릴 확률에 비해 2.7배 높은 것입니다. 이 정도 수치만 해도 매우 높은 것입니다.
하지만 Anti-EV IgG (실내 먼지 유래 세포외소포를 이용한 항체 IgG 결과)를 보시면 Odds ratio가 천식에서 3.3배, COPD에서 8.0배, 폐암에서 38.7배로 나왔습니다. 즉, 실내 먼지 유래 세포외소포에 대한 항체가 존재하는 사람이 천식, COPD, 폐암에 걸릴 확률이 매우 높다는 이야기입니다.
흡연 여부와 비교해도 흡연보다도 더 큰 확률을 보여주는 것으로 봐서 흡연보다도 질병의 더 강력한 원인일 수도 있다는 가정을 세워 볼 수도 있을 것 같습니다.
실내 먼지가 폐질환에 강력한 문제가 될 수 있다는 사실과, 정확히는 실내 먼지에서 나온 나노미터 크기의 물질이 폐질환에 치명적인 결과를 일으킬 수 있다는 가능성을 보였습니다.
그리고 이를 뒷받침해주기 위해 이 연구에서 천식, COPD, 폐암을 질병의 세부 그룹으로 나누어서 분석해 봤습니다.
천식의 경우 세분화해서도 큰 차이를 보이지는 않습니다. 아토피성 천식, 호산구 수치에 따른 비교를 했을 경우 Odds ratio에 큰 변화는 없어 보입니다.
하지만 COPD와 폐암은 다르게 분석되었습니다. COPD 증상이 점차 심각해질수록 실내 먼지 유래 세포외소포 항체 IgG에 따른 Odds ratio가 점점 커지는 것을 볼 수 있습니다. 폐암은 선암에서 편평 상피세포암, 소세포암에 비교하여 Odds ratio가 낮게 나왔습니다. 하지만 그래도 흡연에 비교해서 보면 매우 큰 수치임을 알 수 있습니다.
이렇게 보면 실내 먼지가 폐질환에 심각한 영향을 줄 수 있는 가능성이 매우 높아 보입니다. 하지만 이 실내 먼지에도 다양한 성분들이 많기 때문에 과연 어떤 성분이 영향을 미친 것인지 정확한 연구가 필요할 것 같습니다.
이 연구 결과는 단순 결과를 비교 분석한 것으로 항체가 진짜 실내 먼지 노출에 의한 것인지 정확히 알기는 어렵습니다. 그러기 위해서 코호트 연구를 해야 하는데 코호트 연구는 진행되지 않았습니다. 그리고 다른 원인 물질들에 대해서 충분히 고려하지 않았기 때문에 다른 원인물질에 의해 우연히 나온 결과일 가능성도 있습니다. 이것 이외에도 이 연구에 한계점은 존재합니다.
하지만 실내 먼지가 폐질환을 일으키는 강력한 원인으로서의 가능성을 보여준 것만으로도 매우 중요한 결과라고 생각합니다.
환경오염물질이 건강에 미치는 영향은 매우 강할 수 있다는 점은 모두 유의하셨으면 좋겠습니다.
이 연구는 26개의 노인요양시설에서 1년 동안 (2013-2014) 온열환경을 측정 및 설문조사를 실시했습니다. 현장 측정을 통해 PMV를 계산하고, 실제 노인분들께 설문을 통해 TSV를 조사해서 비교했습니다.
연구결과 여름엔 28.6도, 봄과 가을엔 22.9도, 겨울엔 23.2도로 유지되고 있었습니다. 노인분들을 위해 약간 따뜻하게 유지되고 있는 것 같습니다.
그럼 실제 설문한 결과는 어떤지 살펴보겠습니다.
여름철에는 대부분 만족하거나 약간 따뜻하다고 느꼈고, 봄/가을 및 겨울에는 약간 춥다고 느끼는 경향이 있었습니다. 역시 할머니와 할아버지 분들은 따뜻한 것을 좋아하시는 것 같습니다. 실제로 PMV와 TSV를 비교해 본 결과 같은 온도에서 성인에 비해 춥다고 느끼는 경향이 큰 것 같습니다. 예를 들어, 성인에게는 약간 더운 수준일 때, 노인분들은 약간 춥다고 느낄 수 있습니다. 그리고 작용 온도*와 비교해봤을 때, 25~27도 사이를 가장 선호하는 온도로 예측이 됐습니다.
그리고 노인분들은 주로 쉬거나 책 읽거나 텔레비전을 보는 등의 간단한 활동만 하고 있었습니다. 간단한 활동만 하지만 결론적으로는 따뜻한 온도를 선호하는 것으로 예측됩니다.
하지만 이 연구에서도 제한점이 있습니다. 노인요양시설에 계신 분들은 아프신 분들이 많아, 온열환경에 대해 느끼는 바가 정상인과 다를 수 있으며, 주로 할머니들이 많아 여성에 대해 치우쳐 있습니다. 일반적으로는 남성이 여성보다는 더위를 많이 느끼는 경향이 있습니다. 또한, PMV를 계산할 때 조사한 옷차림과 활동은 일반 성인 기준으로 계산하는 것은 정확하지 않을 수 있습니다.
이러한 한계점이 있지만, 이 연구의 결과는 중요한 사실을 암시하고 있습니다. 노인분들의 쾌적한 환경을 위해서는 일반적인 접근이 아닌 다른 방향에서의 접근이 필요하다는 점입니다.
이 연구로 노인요양시설의 온열환경을 어떻게 조절해야 좋은지 이야기하기 어렵겠지만, 더 많은 연구를 통해 관리지침이나 가이드라인이 있으면 좋을 것 같습니다.
