[논문]어린이의 요 중 비스페놀 A 농도에 근거한 위해성 평가와 알레르기 질환과의 관련성

최지희; 홍소영; 김규상

doi:10.5668/jehs.2019.45.1.18

[국내논문] 어린이의 요 중 비스페놀 A 농도에 근거한 위해성 평가와 알레르기 질환과의 관련성
Relationship between Risk Assessment Based on Urinary Bisphenol A Concentration and Allergic Diseases in Children 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.45 no.1, 2019년, pp.18 - 29

최지희 (서울의료원 의학연구소 환경건강연구실) , 홍소영 (서울의료원 의학연구소 환경건강연구실) , 김규상 (서울의료원 의학연구소 환경건강연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: The purpose of this study was to examine the relationship between urinary bisphenol A concentration and allergic diseases in children. Methods: This study was conducted in Seoul, South Korea. We collected urine samples from 231 children from a single elementary school in June 2014. Among these, 69 children with urinary creatinine levels outside the normal range were excluded. Information on allergic diseases was obtained from the parents of the children. Urinary bisphenol A was analyzed using a liquid chromatography tandem mass spectrometer. Logistic regression analysis was used to determine if allergic disease was affected by urinary bisphenol A concentration. Results: Girls had a significantly higher concentration of urinary bisphenol A than did boys (p<0.05). Children of 10-12 years old had a significantly higher concentration of urinary bisphenol A than did children 7-9 years old (p<0.01). Concentration of urinary bisphenol A was increased from underweight to overweight (p<0.05). As the concentration of urinary bisphenol A was increased by $1{\mu}g/L$ or $1{\mu}g/g$ creatinine, the risks of lifetime symptoms of atopic dermatitis in children was 1.22 times (95% CI; 1.05-1.41) or 1.08 times (95% CI; 1.01-1.15). Conclusion: Concentration of urinary bisphenol A was associated with gender, age, body mass index, and allergic disease. Particularly, urinary bisphenol A concentration was associated with lifetime symptoms of atopic dermatitis. The findings of this study could contribute to the management of health effects among sensitive groups such as children.

주제어

표/그림 (10)

표 Table 1. Analysis condition of LC-MS/MS
표 Table 2. Oral reference dose summary of BPA
표 Table 3. Exposure factors of risk assessment
표 Table 4. Concentration of urinary BPA in children
표 Table 5. Concentration of urinary BPA for general characteristics and allergic diseases
표 Table 5. Continued
표 Table 6. Logistic regression analysis for allergic diseases affected by urinary BPA concentration
표 Table 7. Estimation of daily intake and non-carcinogenic hazard index of urinary BPA
그림 Fig. 1. Distribution of non-carcinogenic risk for urinary BPA.
표 Table 8. Urinary BPA concentrations among children populations worldwide

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

그러나 국내 어린이 등 민감계층의 BPA 노출 수준과 특히 저용량 노출 수준에서의 알레르기 질환과 같은건강영향에 대한 정보가 매우 부족한 실정이다. 따라서 이 연구는 어린이의 요 중 BPA 농도를 파악하고 알레르기 질환과의 관련성과 요 중 BPA의 위해성을 평가함으로써 생체 내 오염물질의 노출 저감과 환경성 질환 예방의 기초자료를 제공하고자 한다.

가설 설정

이 연구의 요 중 BPA 농도 분포, 체중(body weight,BW), 요배설량(urinary output, V) 등에 대한 요소들을고려하였다. 체중은 본 연구 대상자의 결과를 이용하여 삼각분포로 가정하였고, 요배설량은 국제 방사선방호위원회(International Commission on Radiological Protection, ICRP)의 10세 참고값(700 mL/day)¹²⁾을적용하였다. BPA의 노출량은 Table 3과 같이 작성된 노출 시나리오를 이용하여 비발암 물질의 일일섭취량(daily intake, DI)을 산정하였다(식 (1)).

제안 방법

BPA의 노출량 평가를 통하여 얻어진 일일섭취량을 일일허용섭취량(tolerable daily intake, TDI)으로나누어 위해도지수(hazard index, HI)를 산출하였다(식 (2)). 일일허용섭취량은 유럽식품안전청(EuropeanFood Safety Authority, EFSA)의 참고값(0.
체중은 본 연구 대상자의 결과를 이용하여 삼각분포로 가정하였고, 요배설량은 국제 방사선방호위원회(International Commission on Radiological Protection, ICRP)의 10세 참고값(700 mL/day)¹²⁾을적용하였다. BPA의 노출량은 Table 3과 같이 작성된 노출 시나리오를 이용하여 비발암 물질의 일일섭취량(daily intake, DI)을 산정하였다(식 (1)).
EPA의 IRIS (integrated risk information system)를 이용하여 비발암 독성자료인 무영향관찰용량(no observed adverse effect level, NOAEL), 최소영향관찰용량(lowest observed adverse effect level, LOAEL), 불확실성계수(uncertainty factor, UF), 변형계수(modifying factor, MF), 기준용량(reference dose, RfD) 등을 조사하였다(Table 2).
위해성 평가는 유해성 확인, 용량-반응평가, 노출평가, 위해도 결정의 절차에 따라 수행하였으며, 단일 평가치 분석과 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo simulation)을 이용한 확률론적 위해성 평가로나누어 조사하였다. 단일 평가치 분석에서는 CTE (central tendency exposure)와 RME (reasonable maximum exposure) 수준에서의 위해도를 계산하였고, 몬테카를로 시뮬레이션은 Oracle Crystal Ball, fusion edition version 11.1.2.3을 이용하여 100,000번의 반복 실행 후 확률분포의 평균(mean), 최소(min), 최대(min) 및 25%, 50%, 75%, 95% 값을 산출하여 요 중 BPA의 위해도 분포수준을 파악하였다.
소변시료는 일요일 저녁식사 후 채취하도록 하여이송 및 냉동보관 하였다. 요 중 BPA의 농도를 분석하기 위하여 고체상추출법(solid phase extraction, SPE)을 이용하였다.
연구 대상자 231명 중 요 중 creatinine 농도가 정상범위(30-300 mg/dL) 내에 포함되지 않는 69명은제외하였고, 검출한계(limit of detection, LOD) 이하의 농도값은 불검출(not detected, ND)로 처리하였다. LOD는 분석할 때마다 공시료를 7번 주입하여나오는 분석결과를 표준편차의 3.
요 중 BPA는 기하평균과 기하표준편차를 이용하여 요 중 creatinine 농도로 보정하지 않은 값과보정한 값으로 제시하였다. 요 중 BPA 농도는 비정규분포를 이루고 있었기 때문에 비모수검정을 이용하였다. 연구 대상자의 일반적 특성과 알레르기 질환에 의한 요 중 BPA 농도는 변수의 수준에 따라Mann-Whitney U test 또는 Kruskal-Wallis test 분석을 실시하였다.
14배로 계산하였다. 요 중 BPA는 기하평균과 기하표준편차를 이용하여 요 중 creatinine 농도로 보정하지 않은 값과보정한 값으로 제시하였다. 요 중 BPA 농도는 비정규분포를 이루고 있었기 때문에 비모수검정을 이용하였다.
요 중 BPA에 관한 역학자료, 독성자료, 인체를 대상으로 한 인위적 실험자료, in vivo/vitro 실험자료등을 기본 자료로 이용하여 비발암 물질에 대한 유해성을 확인하였다.
위해성 평가는 유해성 확인, 용량-반응평가, 노출평가, 위해도 결정의 절차에 따라 수행하였으며, 단일 평가치 분석과 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo simulation)을 이용한 확률론적 위해성 평가로나누어 조사하였다. 단일 평가치 분석에서는 CTE (central tendency exposure)와 RME (reasonable maximum exposure) 수준에서의 위해도를 계산하였고, 몬테카를로 시뮬레이션은 Oracle Crystal Ball, fusion edition version 11.
이 연구의 요 중 BPA 농도 분포, 체중(body weight,BW), 요배설량(urinary output, V) 등에 대한 요소들을고려하였다. 체중은 본 연구 대상자의 결과를 이용하여 삼각분포로 가정하였고, 요배설량은 국제 방사선방호위원회(International Commission on Radiological Protection, ICRP)의 10세 참고값(700 mL/day)¹²⁾을적용하였다.
이를 200 µL의 50% 아세토니트릴(acetonitrile)에재용해시킨 후 2mL 바이알(vial)에 옮긴 다음 5 µL씩 주입하여 액체크로마토그래피(liquid chromatography, LC, AllianceHT, Waters, USA) 탠덤 질량분석기(tandem mass spectrometer, MS/MS, Quattro Premier, Waters, USA)로 분석하였다(Table 1).
설문조사 시 성(남학생, 여학생), 연령(만 7-9세, 만10-12세), 신장, 체중, 미숙아 여부(아니오, 예), 간접흡연 여부(아니오, 예), 알레르기 질환(천식, 알레르기 비염, 아토피피부염)의 평생 및 12개월 내 증상여부(아니오, 예), 가구소득(200만원 미만, 200만원이상 500만원 미만, 500만원 이상), 부모의 학력(고등학교 이하, 대학교 이상), 부모의 결혼상태(미혼,기혼), 모유수유 여부(아니오, 예), 부모의 알레르기질환(천식, 알레르기 비염, 아토피피부염) 평생 의사진단 여부(아니오, 예)에 대한 문항을 포함하였다. 체질량지수(body mass index, BMI)(kg/m²)는 체중을신장의 제곱으로 나누어 계산하였고, 알레르기 질환유무는 국제 소아천식 및 알레르기 질환 역학조사(international study of asthma and allergies in childhood, ISAAC) 설문지를 이용하였다.
이를 200 µL의 50% 아세토니트릴(acetonitrile)에재용해시킨 후 2mL 바이알(vial)에 옮긴 다음 5 µL씩 주입하여 액체크로마토그래피(liquid chromatography, LC, AllianceHT, Waters, USA) 탠덤 질량분석기(tandem mass spectrometer, MS/MS, Quattro Premier, Waters, USA)로 분석하였다(Table 1). 표준시료는 50% 아세토니트릴 용액에 stock solution을조제하여 바탕시료에 각 농도가 0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10.0, 20.0 ng/mL가 되도록 넣어준 다음 내부표준용액의 농도가 5 ng/mL가 되도록 혼합시킨 후 검량선을 작성하였다.

대상 데이터

2014년도 서울시 소재 1개 초등학교의 협조를 통하여 1-6학년(만 7-12세)을 대상으로 수행하였다.
2014년도 초등학교의 1-6학년(만 7-12세) 162명을대상으로 요 중 BPA 농도와 알레르기 질환과의 관계를 살펴보았다. 그 결과, 요 중 BPA 농도는 아토피피부염의 평생 증상 경험과 유의한 연관이 있었다.
2014년 6월 중 보건 및 담임교사를 통해 379명에게설문지와 소변용기를 배부하였고, 사전교육을 받은조사원이 직접 초등학교에 방문하여 연구 대상자의학부모로부터 작성된 설문지와 1인당 하나의 소변시료가 채취된 용기를 모두 회수하였다. 그 중 설문응답이 불완전한 148명을 제외하여 총 231명을 분석에 포함하였다. 그러나 이들 중 요 중 creatinine 농도가 정상범위(30-300 mg/dL) 내에 포함되지 않는69명은 최종 결과에서 제외하였다.
설문조사 시 성(남학생, 여학생), 연령(만 7-9세, 만10-12세), 신장, 체중, 미숙아 여부(아니오, 예), 간접흡연 여부(아니오, 예), 알레르기 질환(천식, 알레르기 비염, 아토피피부염)의 평생 및 12개월 내 증상여부(아니오, 예), 가구소득(200만원 미만, 200만원이상 500만원 미만, 500만원 이상), 부모의 학력(고등학교 이하, 대학교 이상), 부모의 결혼상태(미혼,기혼), 모유수유 여부(아니오, 예), 부모의 알레르기질환(천식, 알레르기 비염, 아토피피부염) 평생 의사진단 여부(아니오, 예)에 대한 문항을 포함하였다. 체질량지수(body mass index, BMI)(kg/m²)는 체중을신장의 제곱으로 나누어 계산하였고, 알레르기 질환유무는 국제 소아천식 및 알레르기 질환 역학조사(international study of asthma and allergies in childhood, ISAAC) 설문지를 이용하였다.
이 연구의 몇 가지 제한점은 다음과 같다. 연구 대상자는 임의의 초등학교를 선정하여 모집되었고, 적은 연구 대상자 수에 비해 요 중 BPA 농도에 대한높은 불검출율을 보였기 때문에 연구결과에 대하여과대평가로 해석될 수 있다. 또한 알레르기 질환에영향을 줄 수 있는 요인들 중 이 연구에 포함되지않았거나 알려지지 않은 요인이 존재할 가능성을 배제할 수 없다.

데이터처리

연구 대상자의 일반적 특성과 알레르기 질환에 의한 요 중 BPA 농도는 변수의 수준에 따라Mann-Whitney U test 또는 Kruskal-Wallis test 분석을 실시하였다. 또한 요 중 BPA 농도의 영향을 받는 알레르기 질환을 평가하고자 혼란변수를 보정하여 로지스틱 회귀분석(logistic regression analysis)을수행하였으며, 교차비(odds ratio, OR)와 95% 신뢰구간(confidence interval, CI)으로 나타내었다. 통계분석은 SPSS (version 18.
요 중 BPA 농도는 비정규분포를 이루고 있었기 때문에 비모수검정을 이용하였다. 연구 대상자의 일반적 특성과 알레르기 질환에 의한 요 중 BPA 농도는 변수의 수준에 따라Mann-Whitney U test 또는 Kruskal-Wallis test 분석을 실시하였다. 또한 요 중 BPA 농도의 영향을 받는 알레르기 질환을 평가하고자 혼란변수를 보정하여 로지스틱 회귀분석(logistic regression analysis)을수행하였으며, 교차비(odds ratio, OR)와 95% 신뢰구간(confidence interval, CI)으로 나타내었다.
요 중 BPA 농도의 영향을 받는 알레르기 질환을파악하기 위하여 이 연구에서 조사된 일반적 특성을혼란변수로 보정하여 로지스틱 회귀분석을 실시하였으며, 그 결과는 Table 6과 같다. 요 중 BPA 농도가 1µg/L씩 증가할수록 어린이의 아토피피부염 평생 증상 경험의 위험도가 1.

이론/모형

소변시료는 일요일 저녁식사 후 채취하도록 하여이송 및 냉동보관 하였다. 요 중 BPA의 농도를 분석하기 위하여 고체상추출법(solid phase extraction, SPE)을 이용하였다. 시료의 전처리는 5mL 소변에증류수 5mL와 내부표준용액 10 µL를 넣고 vortex-mixing 후 1M 아세트산암모늄(ammonium acetate) 4mL와 증류수 2mL, 효소액 500 µL를 첨가하여vortex-mixing을 하였다.
BPA의 노출량 평가를 통하여 얻어진 일일섭취량을 일일허용섭취량(tolerable daily intake, TDI)으로나누어 위해도지수(hazard index, HI)를 산출하였다(식 (2)). 일일허용섭취량은 유럽식품안전청(EuropeanFood Safety Authority, EFSA)의 참고값(0.05 mg/kg/day)¹³⁾을 적용하였다. 산출된 각각의 위해도지수는 1을 기준으로 하여 해당 기준치를 초과하면 인체 위해가능성이 있는 것으로 평가하였다.

성능/효과

천식(asthma), 알레르기 비염(allergic rhinitis), 아토피피부염(atopic dermatitis) 등과 같은 알레르기 질환은 특히 소아 및 청소년기의 발병률이 성인에 비해높은 것으로 알려져 있다.¹⁾ 국민건강보험공단의 보도자료에 따르면 12세 이하의 아동에서 주요 알레르기 질환이 가장 많이 발생하였고,²⁾ 질병관리본부의 청소년건강행태온라인조사 통계에 의하면 천식,알레르기 비염 및 아토피피부염의 2014년도 의사진단율이 2007년도에 비해 각각 0.7, 8.2, 6.7% 증가한 것으로 보고되었다.³⁾ 이러한 알레르기 질환 발생의 증가는 삶의 질을 저하시키고 경제적 부담을 초래하고 있다.
87 µg/g creatinine)보다 더 높은 것으로 보고되었다.²⁷⁾ 이는 여성이 지방조직의 비율이 상대적으로 높고, 체중 증감의 변화가 잦을 뿐만 아니라 BPA와 같은 환경유해물질이 체내에 대사, 축적, 배설되는 경로와 기전이 남성과 달라 남성에 비해 환경유해물질에 더취약하기 때문에 여학생의 요 중 BPA 농도에 더 영향을 준 것으로 생각된다.²⁸⁾
⁶⁾ 주로 플라스틱 제품의 폴리카보네이트(polycarbonate)와 에폭시(epoxy)수지 등을 만드는데 사용되며, 음료 및 식품 용기의코팅제, 장난감, 화장품 등에 포함되어 있다.⁷⁾ BPA는 일상생활 속에서 대부분 음식과 함께 경구를 통해 인체에 흡수되며, 호흡기나 피부를 통해서도 노출될 수 있다. 특히 민감계층인 어린이가 BPA에 노출되면 정신적 및 신체적 발달 장애와 생식 장애를초래하고, 성조숙증과 같이 2차 성징 발달에 영향을주는 것으로 보고되었다.
2014년도 초등학교의 1-6학년(만 7-12세) 162명을대상으로 요 중 BPA 농도와 알레르기 질환과의 관계를 살펴보았다. 그 결과, 요 중 BPA 농도는 아토피피부염의 평생 증상 경험과 유의한 연관이 있었다.따라서 이 연구는 어린이의 요 중 BPA 농도와 알레르기 질환 간의 관련성을 확인함으로써 어린이 등민감계층의 건강영향 관리방안을 마련하는 데 기여할 수 있을 것이다.
요 중 BPA 농도가 1µg/L씩 증가할수록 어린이의 아토피피부염 평생 증상 경험의 위험도가 1.22배(95% CI; 1.05-1.41)유의하게 증가하였고, 요 중 BPA 농도가 1µg/g creatinine씩 증가할수록 어린이의 아토피피부염 평생 증상 경험의 위험도가 1.08배(95% CI; 1.01-1.15)유의하게 증가하였다.
요 중 BPA 농도에 따른 알레르기 질환의 영향을 살펴보았을 때, 어린이의 요 중 BPA 농도가 증가할수록아토피피부염의 평생 증상 경험의 위험도가 유의하게증가하였다. 이는 위생가설(hygiene hypothesis)³³⁾에 근거하여 환경 변화로 인해 BPA와 같은 환경유해물질이 유년기에 음식, 공기, 토양이나 물을 통해 미생물 항원에 노출될 수 있는 빈도 및 강도를 감소시키면서 Th1 (T-helper type 1) 세포와 Th2 (T-helper type 2) 세포 사이의 불균형이 일어나 Th2 사이토카인(cytokine)이 분비되어 아토피피부염을 증가시킨것³⁴⁾으로 생각된다.
요 중 creatinine 농도의 정상범위(30-300 mg/dL) 내에 포함된 162명의 요중 BPA의 농도는 2.3 µg/L, 3.6 µg/g creatinine이었고, 검출율은 49.4%였다.
이 연구에서 일반적 특성에 따른 어린이의 요 중BPA 농도를 비교하였을 때, 여학생이 남학생보다 요중 BPA 농도가 더 유의하게 높았다. 국내 어린이와청소년을 대상으로 한 선행연구에 따르면 남학생0.
이 연구의 요 중 BPA 농도를 이용하여 BPA의 노출량을 나타내는 일일섭취량을 추정한 결과, 남학생은 6.7×10-5 µg/kg/day, 여학생은 5.4×10-5 µg/kg/day로 조사되었고, 일일허용섭취량 기준치인 50 µg/kg/day 미만이었다.
74)유의하게 증가하였고,³⁵⁾이 연구와 비슷한 결과를 보였다. 천식과 알레르기 비염은 요 중 BPA 농도가증가할수록 증상 경험의 위험도가 증가하는 경향을보였으나, 유의한 차이는 없었다. 미국의 4-5세 아동을 대상으로 한 연구에서는 요 중 BPA 농도와 천식 증상인 천명과의 연관성이 관찰되지 않았고,³⁶⁾ 중국의 한 연구에서도 6세 연령 어린이의 요 중 BPA농도와 알레르기 비염과의 관련이 없었다.
15)유의하게 증가하였다. 천식의 평생 증상과 12개월내 증상, 알레르기 비염의 평생 증상과 12개월 내증상, 아토피피부염의 12개월 내 증상 경험의 위험도는 통계적으로 유의한 차이는 없었지만, 아토피피부염의 평생 증상 경험과 같이 요 중 BPA 농도가증가할수록 알레르기 질환 경험의 위험도가 증가하는 양상을 보였다.

후속연구

그 결과, 요 중 BPA 농도는 아토피피부염의 평생 증상 경험과 유의한 연관이 있었다.따라서 이 연구는 어린이의 요 중 BPA 농도와 알레르기 질환 간의 관련성을 확인함으로써 어린이 등민감계층의 건강영향 관리방안을 마련하는 데 기여할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	BPA는 어떤 경로를 통해 인체에 노출되는가?	6) 주로 플라스틱 제품의 폴리카보네이트(polycarbonate)와 에폭시(epoxy)수지 등을 만드는데 사용되며, 음료 및 식품 용기의코팅제, 장난감, 화장품 등에 포함되어 있다.7) BPA는 일상생활 속에서 대부분 음식과 함께 경구를 통해 인체에 흡수되며, 호흡기나 피부를 통해서도 노출될 수 있다. 특히 민감계층인 어린이가 BPA에 노출되면 정신적 및 신체적 발달 장애와 생식 장애를초래하고, 성조숙증과 같이 2차 성징 발달에 영향을주는 것으로 보고되었다.
	BPA는 무엇인가?	BPA는 페놀 2개로 구성된 방향족화합물로, 동물이나 사람의 체내로 유입될 경우 호르몬을 분비하는내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란시키는대표적인 내분비계 장애물질(endocrine disrupting chemicals, EDCs)의 일종이다.6) 주로 플라스틱 제품의 폴리카보네이트(polycarbonate)와 에폭시(epoxy)수지 등을 만드는데 사용되며, 음료 및 식품 용기의코팅제, 장난감, 화장품 등에 포함되어 있다.
	BPA는 주로 무엇에 사용되는가?	BPA는 페놀 2개로 구성된 방향족화합물로, 동물이나 사람의 체내로 유입될 경우 호르몬을 분비하는내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란시키는대표적인 내분비계 장애물질(endocrine disrupting chemicals, EDCs)의 일종이다.6) 주로 플라스틱 제품의 폴리카보네이트(polycarbonate)와 에폭시(epoxy)수지 등을 만드는데 사용되며, 음료 및 식품 용기의코팅제, 장난감, 화장품 등에 포함되어 있다.7) BPA는 일상생활 속에서 대부분 음식과 함께 경구를 통해 인체에 흡수되며, 호흡기나 피부를 통해서도 노출될 수 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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