뇨중 1-hydroxypyrene을 이용한 다환 방향족 탄화수소류의 인체노출에 관한 연구

Abstract

[한글]

다환 방향족 탄화수소류(Polycyclic aromatic hydrocarbons; 이하PAHs)는 화석 연료의 불완전 연소로 인해 생성되며 환경중에 널리 분포되어 있다(Hemminiki,1990). 그러한 PAHs의 오염원으로는 화력발전소,가정 및 산업 난방시설,연소기관,소각 및 담배연기 등 매우 다양하다. 이들로부터 발생되는 PAHs는 주로 오염된 공기, 작업장, 음식섭취 및 약물로 인해 인체에 노출될 수 있으며, 국제암연구위원회(International Agency for Research no Cancer; 이하 IARC)에서는 benzo(a)pyrene을 비롯하여 11가지의 PAHs에 대해 동물에 있어 발암성(animal carcinogens)이 있다고 하였으며, 역학연구에서도 PAHs에 노출된 근로자에서 암발생율이 유의하게 증가하였음을 보고한 바 있다. 그 동안 우리나라에서는 실제 대기중에서 PAHs가 꾸준히 검출되고 있으며 그 위해성이 검토된 바는 있으나, 생체지표인 1-hydroxypyrene(이하 1-OHPY)을 측정하여 PAHs의 노출을 평가한 경우는 없었다. 또한 뇨중 1-OHPY의 배설량은 흡연, 알코올 소비행태 및 음식 섭취행태와 같은 생활방식 그리고 체지방 함량, 연령 및 성과 같은 개인적인 요소나 대사율에 의해 개인간에 차이를 나타내는 것으로 알려져 있으며 특정환경마다 설명되지 않는 다른 변수가 존재할 것으로 추정되고 있다.

따라서 본 연구에서는 우리나라 사람들의 PAHs 노출 정도를 파악하고 이에 영향을 주는 변수에 따른 차이를 알아보고자, 이미 PAHs의 유의한 생체지표라고 알려진 1-OHPY를 뇨중에서 검출할 수 있는 분석방법을 정립하고자 하였으며, 노출정도가 다를 것으로 예상되는 일반대학생과 택시기사집단을 대상으로 뇨중 1-OHPY의 농도수준을 파악하고 그 농도차이를 비교하여 보았으며, 설문을 통해 조사된 PAHs의 노출영향변수에 따라 두 집단의 노출정도에 따른 1-OHPY농도 차이를 비교하여 보고자 하였다.

이와 같은 연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

첫째, 15㎖ 뇨에 대하여 β-glucuronidase/sulfatase 1000 unit의 적정 효소량과 16시간의 적정 효소 반응시간을 구하여 분석조건을 설정하였다.

둘째, 대학생 133명에 대한 뇨중 1-OHPY 의 농도는 중위값과 산술평균(95% CI 하한값, 상한값)이 각각 0.05, 0.15(95% CI 0.08, 0.22)μmol/mol creationism이었고, 택시기사 58명은 각각 0.08, 0.43(95% CI 0.19, 0.67)μmol/mol creatinine 이었고, 이들 각 집단

과 두 집단 모두에서의 분포특성은 그전환(logarithmic transformation)후 정규분포에 접근하였다.

셋째, 각 집단내에서 뇨중 1-OHPY의 농도에 대한 개인 및 생활방식(흡연, 체집 지표, 성별, 식습관, 주거지역, 난방형태, 알코올 섭취행태)에 따른 변수들의 영향을 분석한 결과, 대학생 집단에서는 흡연과 성(sex)이 뇨중 1-OHPY의 농도에 영향을 미치는 것으로 분석되었고, 택시기사 집단에서는 알코올 소비량만이 유의한 상관성을 보였다.

넷째, 뇨중 1-OHPY의 농도에 대한 흡연의 영향으로 대학생의 경우 흡연군과 비흡연군에서 중위값이 각각 0.08과 0.04μmol/mol creatinine이었고, 택시기사의 경우는 각각 0.13과 0.20μmol/mol creatinine으로서 대학생에서만 흡연군이 비흡연보다 유의하게 높았다(p=0.027).

다섯째, 대학생과 택시기사에서 흡연자만을 대상으로 일일 평균 담배소비량과 뇨중 1-OHPY의 농도간에 회귀분석을 실시한 결과, log(1-OHPY 농도, μmol/mol creatinine) = -1.075 + 0.016(일일 평균담배소비량)을 얻었다. 그러나 흡연기간에 따른 1-OHPY의 평균농

도에는 유의한 차이가 없었다.

여섯째, 흡연을 통제하고 분석한 결과, 역시 두 집단(대학생과 택시기사)의 1-OHPY의 농도간에는 유의한 차이가 있었다(흡연군, p=0.000: 비흡연군, p=0.007). 또한 일상생활에서 육류를 익혀 먹는 정도에서 '적당히 익혀 먹는다' 라는 척도에 응답한 비흡연자를 대상으로 두 집단간 1-OHPY 평균농도의 차이를 검증해 본 결과, 유의한 차이가 있었다(p=0.039).

마지막으로 성(sex)으로 인한 영향을 통제하기 위해 대학생에서 비흡연군의 남학생과 택시기사의 비흡연군 사이에서 1-OHPY의 농도의 차이를 검중해 본 결과, 유의한 차이가 있었다(p=0.032). 이러한 결과들로 두 집단간 평균농도의 차이는 흡연이나 성(sex), 육류섭취행태(익혀 먹는 정도)로는 설명될 수 없는 다른 변수들이 존재함을 알 수 있었다.

이상의 결과를 보면, 대학생과 택시기사의 뇨중 1-OHPY의 평균농도간에 차이는 흡연 및 성(sex)외의 다른 변수들의 영향이 작용할 것으로 예측된다. 이러한 영향은 대기중의PAHs 노출에 의한 것으로 추정해 볼 수가 있다. 그러나, 이 연구에서는 개인 샘플러에 의한 대기중 PAHs 농도와 음식내 PAHs 농도를 직접적으로 측정하지 못하였고, 연구자의 통제하에 분석하고자 하는 변수(대기중 PAHs 등) 이외의 다른 조건이 동일한 지원자를 대상으로 하지 못했기 때문에 설문조사 내용만으로는 1-OHPY의 농도에 영향을 주는 변수들을 찾아내기에는 제한점이 따랐다. 따라서 PAHs의 인체노출평가를 위해 1-OHPY을 생체지표로 적용하기에 앞서 다양한 집단에서 노출변수와 노출경로 및 농도분포에 대한 좀 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.

[영문]

For the assessment of human exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) with urinary 1-hydroxypyrene(1-OHPY) as a biomarker, it is important to find various variables that affect the excretion of 1-OHPY and background excretion level of various subgroups.

In this study, the urinary levels of 1-OHPY were fluorescence detector foe two groups, university students and taxi drivers. Concurrently, personal and life-style variables such as physiological parameters, habatat, smoking, food and alcohol consumption were investigated by questionnaires.

The effects of various variables on the excretion of 1-OHPY were analyzed by statistical techniques, and for all statistical calculations, the mainframe version of the SPSS statistical software package(Window version 7.0) was used and p<0.05 was considered significant.

The result are summarized as follow:

1. There was found that hydrolysis of 15 mL urine sample with 1000 unit β-glucuronidase/sulfatase activity, for 16 hours at 37℃, was sufficient to obtain complete hydrogens of the conjugates.

2. Urinary 1-OHPY concentration as a median was 0.08 μmol/mol creatinine, respectively and there was statistically significant difference between both groups (Kluskal Wallis test, p=0.000)

3. In personal and life-style variables such as smoking habits, Quetelet index, sex, food and alcohol consumption, and inhabitation, the smoking habits and sex had significant effects on urinary 1-OHPY excretion in the group of university students and 5% alcoholic beverage had only a significant correlation with that in the group of taxi drivers.

4. In urinary 1-OHPY concentrations based on smoking habits, those of university students and taxi drivers were 0.008 and 0.04μmol/mol creatinine, and 0.20 and 0.1 3μmol/mol creatinine of non-smokers and smokers and smokers, individually.

5. As a result of regressin analysis between urinary 1-OHPY concentration(Y) and the average number of cigarettes per day(X), log Y = -1.075 + 0.016X, regression equation(r2=0.11, p=0.003, n=79) was obtained. However, there was no statistically significant difference among levels of smoking periods.

6. As result of controlling smoking habits and dietary habits(moderate roasted), there was statistically difference between both groups(Mann-Whitney U test, smokers , p=0.000; non-smoker, p=0.007, p=0.039).

The results of this study show that other variables rather than smoking habits would be affected the urinary 1-OHPY excretion in the group of taxi drivers and smoking have a effect on the baseline 1-OHPY excretion in the group of university students. This study had the limitations that personal air monitoring of PAHs in air and food did not performed and study subjects were not controlled in the other conditions including variables to be studied. Therefore, prior to adapt 1-OHPY as a biomarker for human exposure assessment of PAHs, human exposure variable, exposure path way and distribution of PAHs in various subpopulation should be fully studied.