A cross-sectional study was performed to evaluate associations between lead biomarkers, lead-related symptoms, and ${\delta}$-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) genotype among 598 lead workers and 144 control office workers in storage battery industries, secondary smelting and litharg...
A cross-sectional study was performed to evaluate associations between lead biomarkers, lead-related symptoms, and ${\delta}$-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) genotype among 598 lead workers and 144 control office workers in storage battery industries, secondary smelting and litharge making industries. Lead inhibits the second enzymes, ALAD, in the heme synthesis pathway. ALAD gene, which codes for one of three isozymic proteins (termed ALAD1-1, ALAD1-2, and ALAD2-2), seems to modify the toxicokinetics of lead. The result as follows; The percents of total workers whose genotype of ALAD1-1 and ALAD1-2 were 88.4% and 11.6%, respectively. The zinc protoporphyrin in blood (ZPP) and ${\delta}$-aminolevulinic acid in urine (ALAU) of lead workers with ALAD1-2 were significantly lower than those of lead workers with ALAD1-1, but there were no significant difference between two genotype for blood lead, age, and work duration. The proportion of ALAD1-2 genotype in control office workers was 13.2%. The proportions of ALAD1-2 genotype of lead workers were 14.0%(their mean air lead level below $0.024mg/m^3$), 10.4%($0.025-0.049mg/m^3$), 11.8%($0.050-0.099mg/m^3$), and 9.4%(above $0.100mg/m^3$), respectively. In the logistic analysis of 15 lead related symptoms, 'arthralgia'(S7) symptom of ALAD1-2 was significantly lower (OR=0.481; 95% CI=0.248-0.932) than that of ALAD1-1, but 'feeling of irritation'(S11) of ALAD1-2 was significantly higher(OR=1.636; 95% CI=1.035-2.586) than that of ALAD1-1 after controlling possible confounder (blood lead, work duration, smoking and drinking habit).
A cross-sectional study was performed to evaluate associations between lead biomarkers, lead-related symptoms, and ${\delta}$-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) genotype among 598 lead workers and 144 control office workers in storage battery industries, secondary smelting and litharge making industries. Lead inhibits the second enzymes, ALAD, in the heme synthesis pathway. ALAD gene, which codes for one of three isozymic proteins (termed ALAD1-1, ALAD1-2, and ALAD2-2), seems to modify the toxicokinetics of lead. The result as follows; The percents of total workers whose genotype of ALAD1-1 and ALAD1-2 were 88.4% and 11.6%, respectively. The zinc protoporphyrin in blood (ZPP) and ${\delta}$-aminolevulinic acid in urine (ALAU) of lead workers with ALAD1-2 were significantly lower than those of lead workers with ALAD1-1, but there were no significant difference between two genotype for blood lead, age, and work duration. The proportion of ALAD1-2 genotype in control office workers was 13.2%. The proportions of ALAD1-2 genotype of lead workers were 14.0%(their mean air lead level below $0.024mg/m^3$), 10.4%($0.025-0.049mg/m^3$), 11.8%($0.050-0.099mg/m^3$), and 9.4%(above $0.100mg/m^3$), respectively. In the logistic analysis of 15 lead related symptoms, 'arthralgia'(S7) symptom of ALAD1-2 was significantly lower (OR=0.481; 95% CI=0.248-0.932) than that of ALAD1-1, but 'feeling of irritation'(S11) of ALAD1-2 was significantly higher(OR=1.636; 95% CI=1.035-2.586) than that of ALAD1-1 after controlling possible confounder (blood lead, work duration, smoking and drinking habit).
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문제 정의
따라서 본 연구는 연을 취급하는 근로자들에서의 공기중 연노출 정도를 측정하면서 동시에 이들 근로자들의 ALAD gene type을 검사하여, 연 노출 정도에 따라 이유전자 형질의 분포가 어떠한 가를 확인하며, 이 두 가지 대립 유전자 형이 근로자들의 연 노출에 의해 어떤 자각증상에 어떻게 영향을 주는가를 확인하며, 특히 만성적 연 노출 근로자들의 신기능 영향을 추적하는 아주 중요한 지표가 될 수 있는 가를 확인하고자 한다.
제안 방법
7) 연노출 관련 자각증상; 자기기입식 설문지로 15개 연노출관련 문항을 기록 하게 한 후 의사가 응답 기록에 따른 증상을 확인하여 최종 응답으로 하였다(표 1).
QIAamp spin column에서 AW(elution) buffer 200㎕를 넣고 70℃에서 incubation 한 후 실온에서 1분간 방치하고 filter를 부착하여 8,000rpm에서 1분간 원심분리하여 추출된 DNA가 포함된 시료를 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction: PCR)용으로 사용하였다.
5㎖ centrifuge tube에 넣고 25㎕ QIAgen protease K와 200㎕ AL (prepare) buffer를 넣고 잘 섞은 후 70℃ 항온수조에서 10분간 방치하였다. isopropanol(96-100%) 210㎕를 첨가하여 5초간 진탕 후, 8,000rpm에서 수초간 원심분리하였다. 2㎖ 용량의 collection tube에 QIAamp spin column을 넣고 시료를 전량 옮긴 후, 8,000rpm에서 원심분리하였다.
② 중합효소 연쇄반응(PCR); 중합효소연쇄반응은 Bio RAD사의 Thermal Gene Cycler(Serial No. 10596)를 이용하였다. 중합효소 연쇄반응을 위한 primer는 OPERON(Operon Inc.
공기중 농도를 구분한 대상자들의 경우 전원 측정이불가능하여 단위작업장 별로 근로자수를 확인한 후 노동부의 “작업환경측정 및 정도관리규정(노동부 고시 제2001-20호)”에제 19조에 의거하여 측정한 후 개별로 측정된 근로자들의 측정치는 그대로인 반면, 나머지 근로자들은 개별로 측정된 측정치를 산술평균하여 그 평균치를 개별 대상자에 대하여 각각의 노출농도로 정하였다.
전기영동한 gel은 UV-trans-illuminator 를 이용하여 139-473 염기쌍 범위 내에서 염색된 DNA 절편을 확인하였다. 시료 DNA의 절편위치는 표준 DNA를 동시에 전기영동하여 비교 확인하였다.
본 연구는 축전지 제조업, 연분 제조 및 플라스틱 안정제 제조, 그리고 2차제련 업체를 포함한 사업장으로부터 사무직 근로자 144명과 생산직 근로자 598명, 계 742명을 연구대상으로 하였다. 이들 연구대상들에서 연 노출정도에 따른 이 두 가지 유전자의 분포를 알아보고, 연 노출지표들이 이 두 가지 유전자형별로 어떤 변화를 나타내는지를 확인하며, 연 노출 근로자들의 자각증상에는 어떤 특성이 있는 가를 확인하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
002M)상에서 150V로 40분간 전기영동을 하였다. 전기영동한 gel은 UV-trans-illuminator 를 이용하여 139-473 염기쌍 범위 내에서 염색된 DNA 절편을 확인하였다. 시료 DNA의 절편위치는 표준 DNA를 동시에 전기영동하여 비교 확인하였다.
전처리 용액에 primer A 1㎕(200㎍/㎕)와 primer B 1㎕/200㎍/㎕)를 넣은 후 template DNA 3㎕(<1㎍/100㎕ 105-106 copies)를 넣은 후 증류수로 총 50㎕로 하였다.
중합효소 연쇄반응 전처리는 10배 농축된 PCR buffer 5㎕, 0.2mM-dNTP 1㎕, 그리고 1-5u/100㎕ Taq DNA polymerase 0.3㎕(5unit/㎕)를 포함한 용액을 이용하였다. 전처리 용액에 primer A 1㎕(200㎍/㎕)와 primer B 1㎕/200㎍/㎕)를 넣은 후 template DNA 3㎕(<1㎍/100㎕ 105-106 copies)를 넣은 후 증류수로 총 50㎕로 하였다.
대상 데이터
본 연구는 축전지 제조업, 연분 제조 및 플라스틱 안정제 제조, 그리고 2차 제련업체를 포함한 3개 사업장으로부터 사무직 근로자 144명과 생산직 근로자 598명, 계 742명을 연구대상으로 하였다.
이 유전자 형태는 ALAD1-1과 ALAD1-2의 두 가지 형으로 구분되며 이유전자 형태에 따라 연 노출이 인체에 미치는 영향이 달라진다고 알려져 왔다. 본 연구는 축전지 제조업, 연분 제조 및 플라스틱 안정제 제조, 그리고 2차제련 업체를 포함한 사업장으로부터 사무직 근로자 144명과 생산직 근로자 598명, 계 742명을 연구대상으로 하였다. 이들 연구대상들에서 연 노출정도에 따른 이 두 가지 유전자의 분포를 알아보고, 연 노출지표들이 이 두 가지 유전자형별로 어떤 변화를 나타내는지를 확인하며, 연 노출 근로자들의 자각증상에는 어떤 특성이 있는 가를 확인하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
10596)를 이용하였다. 중합효소 연쇄반응을 위한 primer는 OPERON(Operon Inc., CA U.S.A)에서 합성한 oligonucleotide primer를 사용하였다. 실험에 이용한 최종 농도는 증류수로 희석하여 4㎍/㎕되게 하였다.
6) 요중 δ-amino levulinic acid(ALAU); spot urine을 채취하여 HPLC법에 의하여 분석하였다(안규동 등, 1996).
성능/효과
1) 근로자의 연노출 조사; 조사대상 사업장에 대하여 근로자들의 공기중 연 농도 측정은 정기적인 연 2회 작업환경측정에서의 결과를 부서별로 평균하여 해당 부서별 근로자들의 노출 농도로 하였다. 그러나 사무직 근로자에 대한 작업환경측정을 하지 못하였다.
1. 전체 대상자 742명중에서 ALAD1-1유전형질을 가진 근로자는 656명(88.4%) 이었으며, ALAD1-2는 86명(11.6%)로 나타났다.
2. 조사된 변수들 중에서 혈중 ZPP와 요중 ALA는 ALAD1-2 형질에서 낮았으며 통계학적으로도 유의하였으나(p<0.05), 나머지 변수들 즉 혈중연과 연령 및 근속 년수 등에서는 유의한 차이가 없었다.
3. ALAD1-2 유전자형을 가진 근로자들의 작업장 공기중 농도별 분포는 허용농도 1/2 이하의 수준에서 14.0%로 가장 높았으며, 그 다음이 사무직 근로자들에서 13.2%, 다음이 0.05-0.099㎎/㎥의 수준에서 11.8%, 다음은 0.025-0.049㎎/㎥ 수준에서 10.4%였으며, 허용기준 2배 이상의 노출군에서는 9.4%로 가장 낮았으나 통계적 유의성은 없었다.
4. 15개의 연노출 관련 자각증상 호소율을 혈중연, 근속년수, 흡연, 음주 등의 변수를 통제한 후 ALAD1-1 유전자형을 기준으로, ALAD1-2 유전자형의 증상호소율 비차비(odds ratio)를 구한 logistic 분석의 결과는 근골격계 증상 중에서 S7 "관절이 아프거나 쑤시는 듯하다“가 ALAD1 -1유전자형 집단에 비하여 OR=0.481, 95% CI=0.248-0.932로서 유의하게 낮았으며, 일반증상 중에서 S11 "조그만 일에도 민감하고 신경이 쓰인다”는 ALAD1-2 유전자형에서 OR=1.636, 95% CI=1.035-2.586로서 통계적으로 유의하게 높았다.
ALAD 1-1, 1-2, 2-2 각각의 경우 염색상이 나타나는 절편의 위치가 전기영동상 이동한 위치에 따라 서로 다른 양상을 나타내어 ALAD1-1은 473, 271, 158, 139 염기쌍 절편을 보이고 ALAD1-2는 473, 402, 271, 158, 139 염기쌍의 절편을, 그리고 ALAD2-2는 402, 271, 158, 139 염기쌍의 절편을 보여 이 유전인자의 다형성을 결정하였다.
10㎎/㎥ 이상의 5개로 구분 하였다. 그 결과 대상자들의 분포가 가장 높은 노출농도는 0.05-0.10㎎/㎥으로서 296명(39.9%)이 포함되고 있으며, 저농도 노출 대상자는 57명(7.7%)인 것으로 나타났으며, 공기중 농도를 측정을 하지 못한 사무직은 19.5%였다. 이러한 노출농도에 따른 대상자들의 ALAD1-2형 유전자형 분포는 허용기준 1/2이하의 노출수준에서 14.
2%로 역시 통계적 유의성은 없었다. 대체적으로 근골격계 증상은 ALAD1-2 유전자형에서 호소율이 낮은 반면, 일반증상 호소율은 ALAD1-1 유전자형에서 낮은 것으로 나타났다. 한편 ALAD1-1 유전자형에 대하여 ALAD1-2 유전자형의 증상호소율은 근골격계 증상 중에서 S7 "관절이 아프거나 쑤시는 듯하다“가 ALAD1-1 유전자형 집단에 비하여 OR=0.
두 유전자형에 대한 단순비교에서 호소율이 가장 높은 증상은 S9 "온 몸이 나른하고 피곤하다“로 ALAD1-1에서 51.7%, ALAD1- 2에서 53.5%로서 두 집단간에 유의한 차는 없었고, 가장 적은 호소율을 나타낸 증상은 S4 "갑자기 배꼽주위가 아플 때가 있다”로 5.5%와 1.2%로 역시 통계적 유의성은 없었다.
Schwartz 등(1995)은 한국의 3개 축전지 공장을 대상으로 290명의 유전형질을 조사한 바 유전자형 구분에 따른 혈중 연의 차이는 없으나 40㎍/㎗ 이하 및 이상을 종속변수로한 logistic 분석에서 유전형질 구분이 유의한 교차비를 나타내었고, 이들 이형 유전자형의 근로자들의 근속년수가 유의하게 길어 이형 유전자를 가진 근로자들의 건강보호 효과를 보고하였다. 본 연구에서는 유전자형 구분에서 연노출 지표들에서 혈중 ZPP와 요중 ALA 농도는 이형 유전자인 ALAD1-2에서 유의하게 낮은 것으로 확인되었으며, 혈중 연, 연령과 근속년수 등에서는 유의한 차이가 없었다. Lee 등(2000)은 혈중 연, ZPP 요중 ALA, DMSA-cheletable lead 등의 변수를 각각의 median값의 이하, 이상으로 구분하여 logistic 분석을 한 결과 신경근육계의 증상에 영향을 나타내는 유의한 변수는 DMSA-cheletable lead이었고, 나머지 연노출 지표들은 통계적인 유의성을 나타내지 못하였다고 보고하였다.
Alexander 등(1998)은 납 및 아연제련소 근로자 134명을 대상으로 이 유전자들의 분포와 연 노출관련 지표들과의 관련성에 관한 단면적 연구에서 ALAD1-1은 85%, ALAD1-2 유전자형은 15%인 것으로 나타났으며, 혈중 연의 경우 ALAD1-2형에서 다소 높은 것으로 나타났으나 통계적 유의성은 없었으며, 혈중 ZPP는 그 반대 현상이 나타나 저자들은 ALAD1-2형의 경우 연의 과도한 노출에 대한 연에 의한 영향을 적게 받는 것으로 추정하였다. 본 조사에서는 ALAD1-2형이 11.6%로 이들의 조사보다는 다소 낮은 빈도인 것으로 확인되었다. Benkmann 등 (1983)은 독일, 일본, 라이베리아의 사람들을 대상으로 이들 유전자의 분포를 확인한 결과 독일은 88.
05), 나머지 변수들 즉 혈중연과 연령 및 근속년수에서는 유의한 차이가 없었다. 이들 대상자들의 성비도 유의하지 않았으며, 흡연과 음주에서도 유전형질에 따른 유의한 차이는 없었다.
5%였다. 이러한 노출농도에 따른 대상자들의 ALAD1-2형 유전자형 분포는 허용기준 1/2이하의 노출수준에서 14.0%로 빈도가 가장 높았으며, 고농도 노출군인 허용기준 2배 이상 고농도 노출 군에서는 9.4%로 낮은 것으로 나타났으나 각 노출군별로 통계학적인 유의한 차는 없었다.
조사된 변수들 중에서 혈중 ZPP와 요중 ALA는 ALAD1-2 형질에서 낮았으며 통계학적으로도 유의하였으나 (p<0.05), 나머지 변수들 즉 혈중연과 연령 및 근속년수에서는 유의한 차이가 없었다.
표 1에서 전체 742명의 대상자들 유전형질은 ALAD1-1이 656명으로 88.4%였으며, ALAD1-2는 86명으로 11.6%를 나타내었다. 단 ALAD2-2 유전자를 가진 대상자가 1명이 있어 이는 ALAD1-2 유전자형에포함시켰다.
한편 ALAD1-1 유전자형에 대하여 ALAD1-2 유전자형의 증상호소율은 근골격계 증상 중에서 S7 "관절이 아프거나 쑤시는 듯하다“가 ALAD1-1 유전자형 집단에 비하여 OR=0.481, 95% CI=0.248-0.932로서 유의하게 낮았으며, 일반증상 중에서 S11 "조그만 일에도 민감하고 신경이 쓰인다”는 ALAD1-2 유전자형에서 OR=1.636, 95% CI=1.035-2.586로서 통계적으로 유의하게 높았다.
한편 본 연구에서 조사한 자각증상은 대부분 두 유전자형에서 유의한 차이를 확인할 수 없었으나 신경근육계 증상인 S7 "관절이 아프거나 쑤시는 듯하다“는 ALAD1-2 유전자형 집단에서 유의하게 낮았으며, 반면 일반증상 중에서 S11 "조그만 일에도 민감하고 신경이 쓰인다”는 ALAD1-2 유전자형에서 자각증상 호소율이 유의하게 높은 것으로 나타나 앞의 연구들과는 다소 상이한 결과를 나타내었다.
0%로서 앞의 연구에서 황인종인 일본의 경우보다는 높고 백인종인 독일인보다는 낮은 빈도를 나타내고 있었다. 한편 본 연구에서는 ALAD1-2의 빈도가 앞의 연구에서의 독일의 경우와 유사한 것으로 나타났고, 특히 사무직의 경우 대상자들에서 높은 빈도를 보이고 있고, 김우형 등의 연구보다 본 연구에서는 2배 이상 높은 빈도를 나타내었다. Schwartz 등(1995)은 우리나라의 3개 축전지제조 공장의 308명을 대상으로 한 조사에서 ALAD1-2의 유전자형이 각 회사별로 8.
후속연구
김화성(1999)은 “혈중 연 및 골중 연(tibial lead)과 조혈기능 검사지표 사이의 관련성에 ALAD 다 형질성이 미치는 영향”이라는 연구에서 이형의 ALAD 유전형질을 가진 근로자들의 혈중 ZPP 농도와 요중 ALA 배설량이 낮게 나타났으며 이러한 결과는 이형 유전형질의 근로자는 연에 대한 보호효과가 있다고 주장한 바 본 연구에서도 이형 유전자의 대상자들에서 동일한 결과를 나타내었다고 할 수 있다. 다만 이상의 결과는 제한된 지역과 제한된 제조업에서의 결과인 만큼 앞으로 더 광범한 조사연구가 이루어져 우리나라 사람들의 ALAD 유전자형의 분포가 확실하게 밝혀져야 할 것으로 생각된다.
한편 김병기 등(2000)은 우리나라의 모 축전지 공장을 대상으로 263명의 ALAD 유전자형을 확인한 연구에서 ALAD1-1은 85.9%, ALAD1-2는 14.1%인 것으로 보고하였는바 본 연구의 결과와 다소 상이한 분포를 나타내었고 앞에서 고찰한 연구결과와도 다소 차이가 있는 결과를 나타낸바 아직까지 우리나라 근로자들의 이들 유전자형의 분포를 확정하기는 어렵다고 생각되어 앞으로 이들 유전자형에 대한 조사가 더 광범하게 이루어져야 할 것으로 생각된다.
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