요중 카드뮴과 비소의 보정방법 비교 : 요중 크레아티닌과 요비중 A Comparison of the Adjustment Methods for Assessing Urinary Concentrations of Cadmium and Arsenic: Creatinine vs. Specific Gravity원문보기
Objectives: Biomarkers in urine are important in assessing exposures to environmental or occupational chemicals and for evaluateing renal function by exposure from these chemicals. Spot urine samples are needed to adjust the concentration of these biomarkers for variations in urine dilution. This st...
Objectives: Biomarkers in urine are important in assessing exposures to environmental or occupational chemicals and for evaluateing renal function by exposure from these chemicals. Spot urine samples are needed to adjust the concentration of these biomarkers for variations in urine dilution. This study was conducted to evaluate the suitability of adjusting the urinary concentration of cadmium (uCd) and arsenic (uAs) by specific gravity (SG) and urine creatinine (uCr). Methods: We measured the concentrations of blood cadmium (bCd), uCd, uAs, uCr, SG and N-acetyl-${\beta}$-D-glucosaminidase (NAG) activity, which is a sensitive marker of tubular damage by low dose Cd exposure, in spot urine samples collected from 536 individuals. The value of uCd, uAs and NAG were adjusted by SG and uCr. Results: The uCr levels were affected by gender (p < 0.01) and muscle mass (p < 0.01), while SG levels were affected by gender (p < 0.05). Unadjusted uCd and uAs were correlated with SG (uCd: r = 0.365, p < 0.01; uAs: r = 0.488, p < 0.01), uCr (uCd: r = 0.399, p < 0.01; uAs: r = 0.484, p < 0.01). uCd and uAs adjusted by SG were still correlated with SG (uCd: r = 0.360, p < 0.01, uAs: r = 0.483, p < 0.01). uCd and uAs adjusted by uCr and modified uCr ($M_{Cr}$) led to a significant negative correlation with uCr (uCd: r = -0.367, p < 0.01; uAs: r = -0.319, p < 0.01) and $M_{Cr}$ (uCd: r = -0.292, p < 0.01; uAs: r = -0.206, p < 0.01). However, uCd and uAs adjusted by conventional SG ($C_{SG}$) were disappeared from these urinary dilution effects (uCd: r = -0.081; uAs: r = 0.077). Conclusions: $C_{SG}$ adjustment appears to be more appropriate for variations in cadmium and arsenic in spot urine.
Objectives: Biomarkers in urine are important in assessing exposures to environmental or occupational chemicals and for evaluateing renal function by exposure from these chemicals. Spot urine samples are needed to adjust the concentration of these biomarkers for variations in urine dilution. This study was conducted to evaluate the suitability of adjusting the urinary concentration of cadmium (uCd) and arsenic (uAs) by specific gravity (SG) and urine creatinine (uCr). Methods: We measured the concentrations of blood cadmium (bCd), uCd, uAs, uCr, SG and N-acetyl-${\beta}$-D-glucosaminidase (NAG) activity, which is a sensitive marker of tubular damage by low dose Cd exposure, in spot urine samples collected from 536 individuals. The value of uCd, uAs and NAG were adjusted by SG and uCr. Results: The uCr levels were affected by gender (p < 0.01) and muscle mass (p < 0.01), while SG levels were affected by gender (p < 0.05). Unadjusted uCd and uAs were correlated with SG (uCd: r = 0.365, p < 0.01; uAs: r = 0.488, p < 0.01), uCr (uCd: r = 0.399, p < 0.01; uAs: r = 0.484, p < 0.01). uCd and uAs adjusted by SG were still correlated with SG (uCd: r = 0.360, p < 0.01, uAs: r = 0.483, p < 0.01). uCd and uAs adjusted by uCr and modified uCr ($M_{Cr}$) led to a significant negative correlation with uCr (uCd: r = -0.367, p < 0.01; uAs: r = -0.319, p < 0.01) and $M_{Cr}$ (uCd: r = -0.292, p < 0.01; uAs: r = -0.206, p < 0.01). However, uCd and uAs adjusted by conventional SG ($C_{SG}$) were disappeared from these urinary dilution effects (uCd: r = -0.081; uAs: r = 0.077). Conclusions: $C_{SG}$ adjustment appears to be more appropriate for variations in cadmium and arsenic in spot urine.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 직업적으로 카드뮴이나 비소에 노출되지 않은 일반 인구집단에서의 요중 카드뮴 및 비소 농도를 기존에 사용되는 요중 크레아티닌과 요비중을 이용하는 방법과 이를 활용하여 새롭게 제시된 보정방법의 효율성을 비교함으로써, 일시뇨의 농축정도를 보정하는데 효과적으로 이용할 수 있는 보정방법을 제시하고자 하였다.
제안 방법
(A) Correlation with specific gravity (SG) and non-adjusted urine cadmium (uCd) (r = 0.365, p < 0.01), (B) adjusted uCd by SG (r = 0.360, p < 0.01), (C) adjusted uCd by conventional SG (CSG) (r = −0.081, Nonsignificant correlation), (D) non-adjusted urine arsenic (uAs) (r = 0.0.488, p < 0.01), (E) adjusted uAs by SG (r = 0.483, p < 0.01) and (F) adjusted uAs by CSG (r = −0.081, Non-significant correlation).
근육량(Muscle mass)과 체질량 지수(Body Mass index, BMI)는 체중과 신장이 측정가능한 체질량 측정기계인 ioi 353 (JAWON)을 이용하여 측정하였으며, 20 kg 표준분동을 사용하여 보정 후 측정하였다. 근육량은 kg, 체질량 지수는 kg/m2로 표현하였다.
요중 NAG 활성도는 sodium m-cresolsulfon-phtha-leinyl N-acetyl-β-D-glucosaminidase (NAG)의 발색 기질이 NAG에 의해 N-acetyl-glucosamide와 m-cresolsulfonphthalein으로 가수분해되는 반응을 이용하여 이때 유리되는 m-cresolsulfonphthalein을 분광광도계로 측정하여 NAG 활성도를 정량하는23) NAG 정량 kit (Shionogi)를 이용하여 측정하였으며, 분광광도계 (UVIKON 930, KONTRON)를 이용하여 파장 580 nm에서 blank, 시료 및 NAG 표준용액(Shiomogi)의 흡광도를 측정하였다.
인구학적 특성, 생활양식, 질병력 등은 설문조사를 통해 조사하였고, 혈액과 일시뇨는 채취하여 드라이아이스로 냉동하여 실험실로 운반한 뒤, −80℃의 냉동고에 측정전까지 보관하였다.
요비중을 이용하여 요중 크레아티닌을 보정한 후, 혈청 크레아티닌과 연령과의 상관관계를 통해 선형회귀 방정식을 구하여, 두 가지 보정 방법을 결합하여 두 가지의 특성을 모두 가지는 새로운 보정방법을 착안하였다. 혈청 Cr값과 연령 및 CSG값으로 보정된 uCr값을 이용하여 선형회귀방정식을 구한 후, 이를 통해 예측된 uCr의 값으로 실제 측정치를 나누어 MCr값을 구했고, 이 값을 이용하여 각각의 측정된 값을 나누어 보정하였다.
대상 데이터
본 연구의 대상자는 카드뮴와 비소에 직업적으로 노출되지 않은 강원도 지역에 거주하는 20세 이상의 성인으로 하였다. 조사대상자 중 카드뮴이나 비소의 노출이 의심되거나, 신장 기능에 이상이 있는 것으로 의심되는 사람은 대상자에서 제외하여, 최종 536명의 성인남녀를 대상으로 하였다.
본 연구의 참여자의 성별로는 남성이 216명(40.3%), 여성이 320명(59.7%)이었다. 연령의 경우 남성이 62.
본 연구의 대상자는 카드뮴와 비소에 직업적으로 노출되지 않은 강원도 지역에 거주하는 20세 이상의 성인으로 하였다. 조사대상자 중 카드뮴이나 비소의 노출이 의심되거나, 신장 기능에 이상이 있는 것으로 의심되는 사람은 대상자에서 제외하여, 최종 536명의 성인남녀를 대상으로 하였다. 인구학적 특성, 생활양식, 질병력 등은 설문조사를 통해 조사하였고, 혈액과 일시뇨는 채취하여 드라이아이스로 냉동하여 실험실로 운반한 뒤, −80℃의 냉동고에 측정전까지 보관하였다.
데이터처리
본 연구에서 수집된 자료의 통계분석에서는 PASW statistics 18버전을 이용하여 분석하였다. 카드뮴과 비소의 변수는 기하평균 및 기하표준편차로 표시하였으며, 이외의 변수는 평균과 표준편차로 표시하였다.
본 연구에서 수집된 자료의 통계분석에서는 PASW statistics 18버전을 이용하여 분석하였다. 카드뮴과 비소의 변수는 기하평균 및 기하표준편차로 표시하였으며, 이외의 변수는 평균과 표준편차로 표시하였다. 흡연에 대한 남성과 여성의 차이 검정을 위한 x2-test, 성별 평균 비교를 위한 t-test, 각 변수간의 연관을 보기 위한 Pearson’s correlation, 선형회귀방정식을 구하기 위해 선형회귀분석을 실시하였다.
흡연에 대한 남성과 여성의 차이 검정을 위한 x2-test, 성별 평균 비교를 위한 t-test, 각 변수간의 연관을 보기 위한 Pearson’s correlation, 선형회귀방정식을 구하기 위해 선형회귀분석을 실시하였다.
이론/모형
을 이용하여 분석하였다. 시료에 함유된 카드뮴량은 autosampler와 Zeeman 방식의 graphite furnace가 부착된 원자흡광분광광도계 (Atomic absorption spectrophotometer, VARIAN Model Spectra A240Z)를 이용하여 flameless 방법으로 정량하였다. 농도는 µg/l로 표현하였다.
요 및 혈청의 크레아티닌 농도는 Jaffe법으로 정량하였으며,21) 요비중은 굴절계(refractometer, ATAGO)를 이용하여 측정하였다. 요 및 혈청 크레아티닌의 농도는 g/l로 표현하였다.
요중 비소는 Hydride Generation System (FIAS 400)이 장착된 원자흡광기분광광도계(Atomic absorption spectrometer, Perkin-Elmer Model 800)를 이용하여 hydride generation 방법으로 분석하였다. 이때 표준시료(Bio-Rad)를 이용하여 요중 비소의 분석에 있어서 정확성을 도모하였다.
요중 카드뮴 농도는 autosampler와 Zeeman 방식의 graphite furnace가 부착된 원자흡광분광광도계(Atomic absorption spectrophotometer, VARIAN Model SpectrAA240Z)를 이용하여 flameless 방법으로 정량하였다. 농도는 µg/l로 표현하였다.
혈중 카드뮴 정량은 Subramanian and Meranger의 방법24)을 이용하여 분석하였다. 시료에 함유된 카드뮴량은 autosampler와 Zeeman 방식의 graphite furnace가 부착된 원자흡광분광광도계 (Atomic absorption spectrophotometer, VARIAN Model Spectra A240Z)를 이용하여 flameless 방법으로 정량하였다.
성능/효과
1) 요 시료를 채취하는 방법은 24시간 동안 소변을 모아서 채취하는 방법과 일시뇨를 채취하는 방법(spot urine sample)이 있으며, 24시간 동안 모아서 채취하는 방법은 완벽하게 24시간 동안의 소변을 모으는 것이 매우 어려울 뿐 아니라, 요를 채취하는 횟수가 많아 그만큼 오염될 확률도 높기 때문에 선호하지 않는 방법이다.1) 일시뇨의 채취는 역학조사에서 흔히 사용되는 요 시료채취 방법이나, 요의 농축정도 및 배설량이 매우 다양하기 때문에 측정하고자 하는 화학물질 혹은 그 대사물질의 농도에 영향을 주게 된다.2) 따라서, 요중 크레아티닌(uCr)이나 요비중(SG) 등을 이용하여 요의 농축정도를 보정해주어야 한다.
58 g/l로 연령이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.2) 이는 상대적으로 젊은 사람들이 장년층 혹은 중년층에 비해 근육량이 많으며, 연령이 증가함에 따라 근육량이 감소하기 때문인 것으로 생각된다. 그러나 동일한 연구에서 비교한 요비중의 산술평균의 경우 남성이 1.
27,28) 일반적으로 남성이 여성보다 근육량이 많기 때문에 요중 크레아티닌이 높을 것으로 기대할 수 있는데, 본 연구에서도 요중 크레아티닌의 산술평균이 남성은 1.06 g/l, 여성은 0.82 g/l로 남성이 여성보다 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p < 0.01).
NAG 활성도와 보정 전 요중 카드뮴은 유의한 상관관계를 가지며(r = 0.412, p < 0.01), 보정 후에도 상관관계가 유지되는 것으로 나타났으며(SG: r = 0.410, p < 0.01; CSG: r = 0.262, p < 0.01; uCr: r = 0.205, p <0.01; MCr: r = 0.386, p < 0.01), 보정 전, 후 상위 10%의 요중 카드뮴 농도를 보인 사람들에서 그 나머지의 사람들보다 NAG 활성도가 높은 것으로 나타났다(p < 0.01) (Table 5).
결론적으로, 요중 카드뮴이 혈중 카드뮴과 연령, 그리고 NAG 활성도와의 상관관계는 유지되면서 요의 농도를 가장 효과적으로 보정하여 정확한 요중 카드뮴 및 비소의 상태를 평가할 수 있는 방법은 CSG를 사용하는 것이며, 기존의 uCr을 사용하는 방법보다는 이 연구에서 처음 제시하는 MCr방법을 이용하는 것이 더 적절하지만, CSG로 보정하는 것보다는 좋지 않았다. 앞으로 본 연구를 보완할 수 있는 표본단위가 크고 연령분포가 치우치지 않는 일반 인구집단에서의 연구가 필요하리라 사료된다.
또한 요중 크레아티닌과 요비중 사이에 유의한 상관관계가 있었고(r = 0.633, p < 0.01), 요중 크레아티닌의 경우 요중 카드뮴(r =0.399, p < 0.01) 및 요중 비소(r = 0.484, p < 0.01) 농도, NAG 활성도(r = 0.484, p < 0.01)와 상관관계가 있었다.
카드뮴의 만성적인 노출과 NAG 활성도에는 상관관계가 있는 것으로 잘 알려져 있어, 카드뮴의 만성적 노출에 대한 지표로써 NAG가 가장 효율적이라는 것은 잘 알려져 있으며,37,38) 본 연구에서도 보정하지 않은 요중 카드뮴과 보정하지 않은 NAG 활성도는 통계적으로 유의한 양의 상관관계가 있었다. 또한 이러한 양의 상관관계는 보정 후에도 사라지지 않았으며, 카드뮴 농도의 상위 10%와 그 외의 집단의 t-test 결과, NAG 활성도가 보정 전, 후 모두 통계적으로 유의하게 차이가 있었다.
보정 전 요중 카드뮴은 연령이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으며(r = 0.149, p < 0.01), 그 상관관계는 SG와 CSG로 보정 후에도 여전히 유의한 상관관계를 가지는 것으로 나타났으나(SG: r = 0.149, p < 0.01; CSG: r = 0.111, p = 0.01), uCr과 MCr으로 보정 후에는 상관관계의 유의성이 적어지거나 없어지는 것으로 나타났다(uCr: r = 0.099, p = 0.02; MCr: r = 0.070, p = 0.11) (Table 3).
보정 전 요중 카드뮴은 요비중과 요중 크레아티닌에서 모두 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타내며 보정 전 요중 비소는 요비중과 요중 크레아티닌에서 모두 통계적으로 유의한 양의 상관관계가 나타났다. 요비중과 요중 크레아티닌을 보정방법으로 사용할 경우, 다른 변수와는 상관관계가 없이 요의 농축정도와 상관관계를 가져야 함으로 보정이 이루어진 이후에는 요비중 및 요중 크레아티닌과 보정되어진 값 사이에 양의 상관관계가 없어져야 하는데, 요중 카드뮴과 비소에서 모두 SG로 보정하면 SG와 보정된 요중 카드뮴 및 비소 간의 상관관계에서는 크게 변함이 없었으며, uCr과 MCr으로 보정하면 과보정되어 요중 크레아티닌과 보정된 요중 카드뮴 및 비소 간에 음의 상관관계가 관찰되었다.
2). 보정 후 요중 카드뮴 및 비소 농도는 요의 농축정도와는 관계가 없는 것이 이상적인 것을 감안할 때, CSG로 보정하는 것이 가장 적절한 것으로 생각되며, MCr으로 보정하는 방법은 uCr보다 적게 과보정되어 uCr보다는 더 적절한 것으로 생각된다.
본 연구에서 카드뮴은 혈액과 요에서, 비소는 요에서 측정함으로써 한국인 일반 인구집단에서의 카드뮴과 비소 노출을 평가하였는데, 그 기하평균은 혈중 카드뮴이 남성에서 1.07 µg/l, 여성이 1.25 µg/l, 요중 카드뮴이 남성에서 0.99 µg/l, 여성에서 1.28 µg/l로 나타났으며, 요중 비소의 기하평균은 남성이 8.29 µg/l, 여성이 7.09 µg/l로 나타났다.
연령의 경우 남성이 62.71 ± 13.16세, 여성이 64.13 ± 13.07세로 통계적으로 유의한 차이가 없었으나, 흡연 유무, 키, 몸무게, BMI, 근육량, 요비중, 요중 크레아티닌, NAG 활성도, 혈중 카드뮴의 농도, 요중 카드뮴의 농도, 요중 비소의 농도에 대해서는 모두 남성과 여성에서 통계적으로 유의한 차이가 발견되었다.
보정 전 요중 카드뮴은 요비중과 요중 크레아티닌에서 모두 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타내며 보정 전 요중 비소는 요비중과 요중 크레아티닌에서 모두 통계적으로 유의한 양의 상관관계가 나타났다. 요비중과 요중 크레아티닌을 보정방법으로 사용할 경우, 다른 변수와는 상관관계가 없이 요의 농축정도와 상관관계를 가져야 함으로 보정이 이루어진 이후에는 요비중 및 요중 크레아티닌과 보정되어진 값 사이에 양의 상관관계가 없어져야 하는데, 요중 카드뮴과 비소에서 모두 SG로 보정하면 SG와 보정된 요중 카드뮴 및 비소 간의 상관관계에서는 크게 변함이 없었으며, uCr과 MCr으로 보정하면 과보정되어 요중 크레아티닌과 보정된 요중 카드뮴 및 비소 간에 음의 상관관계가 관찰되었다. 반면, CSG로 보정한 후에는 요비중과 요중 카드뮴 및 비소 농도 간에 상관관계가 관찰되지 않았다.
요중 카드뮴과 혈중 카드뮴 간의 상관관계는 요중 카드뮴을 보정하지 않는 경우 통계적으로 유의한 상관관계가 있었으며, 요중 카드뮴을 보정한 후에도 통계적으로 유의한 상관관계가 유지되었다. 카드뮴의 만성적인 노출과 NAG 활성도에는 상관관계가 있는 것으로 잘 알려져 있어, 카드뮴의 만성적 노출에 대한 지표로써 NAG가 가장 효율적이라는 것은 잘 알려져 있으며,37,38) 본 연구에서도 보정하지 않은 요중 카드뮴과 보정하지 않은 NAG 활성도는 통계적으로 유의한 양의 상관관계가 있었다.
요중 크레아티닌은 보정 전 요중 카드뮴(r = 0.399, p < 0.01)과 요중 비소(r = 0.484, p < 0.01)와 유의한 양의 상관관계가 있었으나, uCr, MCr으로 보정하게 되면 모두 과보정되어 요중 크레아티닌 농도와 요중 카드뮴(uCr: r = −0.367, p < 0.01; MCr: r = −0.292, p < 0.01) 및 비소(uCr: r = −0.319, p < 0.01; MCr: r = −0.206, p < 0.01) 농도 간에 음의 상관관계가 나타났다(Fig. 2).
요중 크레아티닌은 성별(p < 0.01)과 근육량(p < 0.01)의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 요비중은 성별(p < 0.05)에 의해서만 영향을 받는 것으로 나타났다.
요중 카드뮴과 혈중 카드뮴 간의 상관관계는 요중 카드뮴을 보정하지 않는 경우 통계적으로 유의한 상관관계가 있었으며, 요중 카드뮴을 보정한 후에도 통계적으로 유의한 상관관계가 유지되었다. 카드뮴의 만성적인 노출과 NAG 활성도에는 상관관계가 있는 것으로 잘 알려져 있어, 카드뮴의 만성적 노출에 대한 지표로써 NAG가 가장 효율적이라는 것은 잘 알려져 있으며,37,38) 본 연구에서도 보정하지 않은 요중 카드뮴과 보정하지 않은 NAG 활성도는 통계적으로 유의한 양의 상관관계가 있었다. 또한 이러한 양의 상관관계는 보정 후에도 사라지지 않았으며, 카드뮴 농도의 상위 10%와 그 외의 집단의 t-test 결과, NAG 활성도가 보정 전, 후 모두 통계적으로 유의하게 차이가 있었다.
특히 요비중(p < 0.05)보다 요중 크레아티닌 농도(p < 0.01)가 성별에 따른 차이가 큰 것으로 나타났으며, 요중 카드뮴은 보정 유무에 상관없이 남성보다 여성에서 높게 나타났으며(p < 0.01), 요중 비소의 경우 보정방법에 따라 조금씩 다르게 나타났다(Table 1).
후속연구
로 보정하는 것보다는 좋지 않았다. 앞으로 본 연구를 보완할 수 있는 표본단위가 크고 연령분포가 치우치지 않는 일반 인구집단에서의 연구가 필요하리라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일시뇨의 채취는 요의 농축정도 및 배설량이 매우 다양하기 때문에 측정하고자 하는 화학물질 혹은 그 대사물질의 농도에 영향을 주게 되어서 어떤 보정을 해 주어야 하는가?
1) 일시뇨의 채취는 역학조사에서 흔히 사용되는 요 시료채취 방법이나, 요의 농축정도 및 배설량이 매우 다양하기 때문에 측정하고자 하는 화학물질 혹은 그 대사물질의 농도에 영향을 주게 된다.2) 따라서, 요중 크레아티닌(uCr)이나 요비중(SG) 등을 이용하여 요의 농축정도를 보정해주어야 한다. 요중 크레아티닌의 배설량은 안정적인 상태일 때 일정하다고 보고되면서 요중 크레아티닌 농도로 요 농축정도를 보정하는 방법이 가장 흔히 사용하고 있다.
요 시료를 채취하는 방법은 무엇이 있는가?
개인의 요 시료에서 화학물질 및 그 대사물질을 측정하는 것은 신장기능을 평가하거나 환경 혹은 작업장에서의 유해물질에 대한 노출을 평가하는데 매우 중요하다.1) 요 시료를 채취하는 방법은 24시간 동안 소변을 모아서 채취하는 방법과 일시뇨를 채취하는 방법(spot urine sample)이 있으며, 24시간 동안 모아서 채취하는 방법은 완벽하게 24시간 동안의 소변을 모으는 것이 매우 어려울 뿐 아니라, 요를 채취하는 횟수가 많아 그만큼 오염될 확률도 높기 때문에 선호하지 않는 방법이다.1) 일시뇨의 채취는 역학조사에서 흔히 사용되는 요 시료채취 방법이나, 요의 농축정도 및 배설량이 매우 다양하기 때문에 측정하고자 하는 화학물질 혹은 그 대사물질의 농도에 영향을 주게 된다.
개인의 요 시료에서 화학물질 및 그 대사물질을 측정하는 것은 무엇을 평가하는데 매우 중요한가?
개인의 요 시료에서 화학물질 및 그 대사물질을 측정하는 것은 신장기능을 평가하거나 환경 혹은 작업장에서의 유해물질에 대한 노출을 평가하는데 매우 중요하다.1) 요 시료를 채취하는 방법은 24시간 동안 소변을 모아서 채취하는 방법과 일시뇨를 채취하는 방법(spot urine sample)이 있으며, 24시간 동안 모아서 채취하는 방법은 완벽하게 24시간 동안의 소변을 모으는 것이 매우 어려울 뿐 아니라, 요를 채취하는 횟수가 많아 그만큼 오염될 확률도 높기 때문에 선호하지 않는 방법이다.
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