휘발성유기화합물 노출과 대뇌 피질 두께 및 피질하 구조물 부피와의 연관성

Abstract

휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds;VOCs)은 인체 내로 들어와 건강장해를 일으킨다. 대표적인 건강장해로는 중추신경계의 영향, 현기증, 마비, 두통, 불안 등이 있다. VOCs의 보건학적인 문제점은 직접적인 건강장해뿐만 아니라, 대기 중에서 질소산화물 등 다른 대기오염물질과 광화학 반응을 일으켜 인체에 유해한 반응을 일으키는 오존을 생성하는 오존의 전구체로서 작용한다는 것이다. 본 연구는 2014년부터 2018년까지 The Environmental-Pollution-Induced Neurological EFfects (EPINEF) study cohort에 참여한 50세 이상의 성인을 대상으로 하였으며, VOCs 노출 data, MRI data, 인구 사회학적 변수에 결측이 있는 사람을 제외한 최종 646명을 연구대상자로 하였다. 본 연구는VOCs(Acetaldehyde, Toluene, Styrene)의 연평균 노출농도와 대뇌의 영역별 피질 두께 및 피질하 구조물 부피의 연관성을 확인하였다. VOCs는 1차년도부터 4차년도까지 일반가구 내외의 VOCs농도를 측정하였으며, 계절별 연평균 예측모형과 크리깅모델을 사용하여 개인 수준의 연평균 노출농도를 산출하였다. 두뇌 영역은 Global(Frontal, Parietal, Temporal, Occipital, Insula, Cingulate 영역의 평균), Frontal, Parietal, Temporal, Occipital, Insula, Cingulate, Amygdala, Hippocampus, Thalamus, Caudate, Pallidum, Putame이며, 각 영역의 대뇌 피질 두께 및 피질하 구조물 부피는 자기공명영상 기계를 사용하여 측정되었다. 연구대상자의 인구사회학적 변수들의 특성을 알아보기 위하여 카이제곱 테스트(Chi-squared test)와 T-test를 시행하였으며, VOCs와 대뇌 피질 두께 및 피질하 구조물 부피의 연관성을 확인하기 위하여 독립변수들을 보정한 다중 회귀분석(Multiple regression model)을 사용하였다. 연구결과 acetaldehyde가 10㎍/㎥ 증가할 때, global[-0.055(95% CI:-0.089,-0.021], frontal[-0.073(95% CI:-0.114,-0.032)], parietal[-0.146(95% CI:-0.186,-0.107)], temporal[-0.110(95% CI:-0.151,-0.069)], occipital[-0.121(95% CI:-0.157,-0.084)]에서 통계적으로 유의하게 각 영역의 두께가 얇았음을 확인하였다. 또한, thalamus [-547.240(95% CI:-763.054,-331.426)]에서 통계적으로 유의하게 부피가 줄어듦을 확인하였다. Toluene이 10㎍/㎥ 증가할 때 occipital[-0.005(95% CI:-0.007,-0.003)]에서 통계적으로 유의하게 두께가 얇았음을 확인하였다. 또한, Thalamus에서 통계적으로 유의하게 –12.538(95% CI:-24.369,-0.708)만큼의 부피가 줄었다. Styrene이 10㎍/㎥ 증가할 때, occipital[-0.010(95% CI:-0.021,0.000)]의 두께가 통계적으로 유의미하게 얇았다. 또한, putamen[-57.924(95% CI:-105.523,-10.325)]에서 통계적으로 유의하며 부피가 줄어듦을 확인하였다. 본 연구는 VOCs와 대뇌 피질 두께 및 피질하 구조물 부피의 연관성과 민감 그룹이 어떤 특징을 가지는지 확인하였다. 일반인을 대상으로, VOCs의 개인수준 연평균 노출농도와 brain imaging data를 사용하여 연관성을 확인한 연구는 본 연구가 최초이다. 본 연구 결과를 기반으로 VOCs의 노출을 관리해야 할 필요성을 제안하며 국가적 차원에서 모니터링 시스템과 배출과 관련한 규제 방안이 마련될 필요성을 강조한다.

Background: Volatile organic compounds(VOCs) causes health problems by inhalation. VOCs affect the central nervous system and symptoms including dizziness, paralysis, headache, and anxiety. Not only the problem of VOCs directly affects health outcomes, but also acts as a precursor of ozone which causes a photochemical reaction with NOx in the atmosphere. Therefore, the aim of this study was to identify the association between exposure to VOCs with cortical thickness and subcortical volume. Methods: This study was conducted on participants aged≥50 years who enrolled in the The Environmental-Pollution-Induced Neurological EFfects (EPINEF)study cohort from 2014 to 2018. At the baseline of the cohort, 646 participants were selected, excluding those with missing VOCs, MRI, and demographic variables. The cortical thickness and cortical structure volume of each part of the cerebrum and VOCs (Acetaldehyde, Toluene, and Styrene) were confirmed by using the brain region as Global (average of Frontal, Parietal, Temporal, Occipital, Insula, and Cingulate areas), Frontal, Parietal, Temporal, Occipital, Insula, Cingulate, Amygdala, Hippocampus, Thalamus, Caudate, Pallidum, and Putamen. The exposure VOCs data was measured at the annual average concentration with individual level. Multiple regression model was used by adjusting covariate to evaluate the relationship of association with cortical thickness and subcortical structure volume. Results: As a result of the study, VOCs had the association with cortical thickness and subcortical volume. When acetaldehyde increased by 10㎍/㎥, The cortical thickness and subcortical volume changed global[-0.055(95% CI:-0.089,-0.021], frontal[-0.073(95% CI:-0.114,-0.032)], parietal[-0.146(95% CI:-0.186,-0.107)], temporal[-0.110(95% CI:-0.151,-0.069)], occipital[-0.121(95% CI:-0.157,-0.084)], thalamus [-547.240(95% CI:-763.054,-331.426)] statistically significantly thin. When toluene increased by 10㎍/㎥, The cortical thickness and subcortical volume changed thin statistically significantly in occipital[-0.005(95% CI:-0.007,-0.003)] and Thalamus[–12.538(95% CI:-24.369,-0.708)]. In the case of styrene which increased by 10㎍/㎥, occipital[-0.010(95% CI:-0.021,0.000)] and putamen[-57.924(95% CI:-105.523,-10.325)] statistically significantly got thinner than other brain region. Conclusions: In this study, VOCs was associated with cortical thickness and subcortical structure volume. Based on the results of this study, the need to control the exposure of VOCs with stricter monitoring system and regulation related to emissions on the national level.