임신 중 고농도 초미세먼지(PM2.5) 노출, 아이 성장저하 위험 높여

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2021. 9. 13.

임신 중 고농도 초미세먼지(PM2.5) 노출, 아이 성장저하 위험 높여

작성일2021-09-13 최종수정일2021-09-13 담당부서호흡기알레르기질환연구과

 

 

임신 중 고농도 초미세먼지(PM2.5) 노출, 아이 성장저하 위험 높여

 

◇ 임신 중기(14-26주)에 노출된 고농도 초미세먼지(PM2.5)는 특히 여아에서 출생 후 5년까지의 성장 궤도 저하에 영향

◇ 출생 후 자녀의 성장저하에 영향을 줄 수 있는 임신 중기의 초미세먼지(PM2.5) 노출에 대한 적절한 관리 필요

 

□ 질병관리청(청장 정은경) 국립보건연구원(원장 권준욱)은 “임신 중기에 고농도의 초미세먼지(PM2.5)에 노출됐던 임산부가 출산한 아이의 경우, 특히 여아에서 5세까지의 성장 궤도에 지속적인 저하를 보이는 것을 확인했다”고 밝혔다.

 

□ 이번 연구결과는 정책연구용역 ‘소아 호흡기·알레르기질환 장기추적 코호트(COCOA*)‘ 과제의 연구(연구책임자: 울산대학교 홍수종 교수)에서 총 440명의 5세 아동의 성장 궤도에 따른 임신 중 PM2.5 노출 영향 및 관련 기전 분석을 수행하여 확인된 것이다.

 

* COCOA: 소아 호흡기‧알레르기질환 장기추적 코호트 연구(The Cohort for Childhood Origin of Asthma and allergic diseases, 붙임 1 참고)

○ PM2.5의 위험도 분석 결과, 임신 중기(14-26주)의 고농도 PM2.5 노출은 출생체중 저하의 위험도를 1.28배 높이는 것으로 조사되었다.

 

○ 출생 후 5년까지의 성장 궤도가 지속적으로 높은 집단과 낮은 집단에서의 임신 중 PM2.5 노출 농도를 비교한 결과, 임신 중기의 PM2.5 노출 농도가 높을수록 특히 여아에서 출생 및 생후 5세까지의 성장궤적이 지속적으로 저하되는 것으로 나타났다.

 

○ 제대혈을 이용한 메틸화 분석 결과, PM2.5 노출 농도가 높고 출생체중이 적은 여아 신생아군에서 에너지 대사에 관여하는 유전자인 ARRDC3*의 메틸화가 증가하였으며, 특히 체중이 적은 5세 여아에서도 ARRDC3의 메틸화가 증가하는 것을 보였다. 

 

* ARRDC3: Arrestin Domain Containing 3, 에너지 대사에 관여하는 것으로 알려진 유전자

 

○ 상기 연구결과는 적절한 관리를 통해 임신 중기 PM2.5 노출을 줄여 ARRDC3의 후성유전적 변화를 예방할 수 있다면 출생이후 자녀의 성장 저하 위험도를 감소시킬 수 있음을 시사한다. 

 

※ 메틸화, 후성유전 관련 설명 붙임 3 참고

 

- 이 연구결과는 환경보건‧환경과학 분야 최상위 저널인 ‘Environmental Research’에 2021년 7월 온라인 게재*되었다(9월 공식 게재 예정).

 

* Mid-pregnancy PM2.5 exposure affects sex-specific growth trajectories via ARRDC3 methylation, Environ. Res. 2021 Jul 21;200:111640

(교신 저자: 서울아산병원 홍수종 교수, 제1저자: 국제성모병원 조현주 교수)

 

□ 질병관리청 정은경 청장은 “임신 기간 중 고농도 PM2.5 노출이 아이의 출생체중과 키 외에도 출생 후 성장 과정에 영향을 미칠 수 있다는 것이 확인됨에 따라, 

○ 임산부 및 가족 분들께서는 임신기간 동안 PM2.5 농도변화에 관심을 가져주시고 특히 임신 중기에는 PM2.5 고농도 시 외부활동을 자제하며,

 

- 외출 시에는 보건용 마스크 착용, 실내에서는 주기적 환기 및 공기청정기를 가동하는 등 PM2.5 노출을 최소화할 수 있는 노력이 필요하다”고 권고하였다.

 

<붙임> 1. COCOA 연구 소개

2. 논문 주요내용 설명

3. 용어 설명

붙임 1 COCOA 연구 소개

 

□ 과제정보

○ 과제명: 소아 호흡기·알레르기질환 장기추적 코호트(COCOA)

(The COhort for Childhood Origin of Asthma and allergic diseases)

○ 연구책임자: 홍수종 교수(울산의대, 서울아산병원)

 

□ 개요

○ 연구목표: 소아 알레르기질환의 원인규명을 위한 산전 및 산후, 출생아의 장기추적조사를 통해 위험요인 노출에 따른 자연경과를 관찰하고 연관성을 분석함으로써 한국인 대상 호흡기‧알레르기질환 예방관리를 위한 과학적 근거 생산

○ 연구대상

- 산모(약 3,000명) 및 신생아(약 2,800명) 모집 완료

- 4~14세 소아‧청소년 2,200여명 추적 조사 중

○ 참여기관: 서울지역 5개 종합병원

(서울아산병원, 삼성서울병원, 신촌세브란스병원, 강남차병원, 서울대병원)

○ 수행기간: 2009 ~ 현재(13차년도)

 

□ 연구내용 

○ 기존 코호트 등록자 추적조사 관찰을 통한 임상정보 수집 및 분석

○ 성장발달‧알레르기질환 관련 주요 임상검사 수행 및 검체 수집‧보관

○ 소아 아토피(흡입항원감작), 아토피피부염(식품알레르기), 알레르기비염, 천식의 자연경과 규명

○ 산전/산후/학동전기/학동기 위험인자(실내외 환경인자, 식이, 스트레스)와 소아 아토피(흡입항원감작), 아토피피부염(식품알레르기), 알레르기비염, 천식의 자연경과 규명와의 관계 규명

붙임 2 논문 주요 내용 설명

 

□ 게재학술지 : Environmental Research 2021 Jul 21;200:111640

 

□ 논문제목 : 

(국문) 임신중기 PM2.5 노출이 ARRDC3 메틸화를 통해 성별특이적 성장궤도에 미치는 영향 분석

(영문) Mid-pregnancy PM2.5 exposure affects sex-specific growth trajectories via ARRDC3 methylation

 

□ 연구목적: 산전 PM2.5 노출과 출생 시 성장 저하와의 연관성은 알려져 있으나 출생 이후 성장에 미치는 영향 및 관련 기전 연구는 부족한 상황이므로, 본 연구를 통해 산전 PM2.5 노출에 따른 소아기 성장 궤적 및 관련 후생학적 기전을 확인하고자 함

 

□ 연구방법

○ 자료: 소아 호흡기·알레르기질환 장기추적 코호트 수집 자료(‘07-’15) 및 환경부 대기오염측정(‘07-’15)자료*

* 초미세먼지 농도의 시공간적 분석 모델(Land Use Regression; LUR)을 통한 개인별 노출량 산출

○ 분석대상자: 코호트를 통해 5세까지 참여하여 신체계측 및 미세먼지 자료 수집이 완료되어 있는 소아 440명

 

□ 주요결과

1) 임신 중기의 PM2.5 고농도 노출이 특히 여아에서 체중 및 신장 저하에 영향을 주는 것이 확인됨(그림 1)

2) 임신 중기의 PM2.5 사분위수범위(IQR) 증가 당 생후 5세까지의 성장궤적이 지속적으로 저하되는 경향을 보임(그림 2)

3) 임신 중기의 PM2.5 농도가 높으면서 출생 체중이 적은 여아에서 에너지 대사 관련 유전자인 ARRDC3의 제대혈 메틸화가 증가하였으며, 체중이 적은 5세 여아에서도 마찬가지의 결과가 확인됨(그림3)

그림 1. 임신기간 동안 PM2.5 노출에 따른 출생체중 및 신장에 대한 영향 분석

전 체 여 아 남 아

(A)출생체중

(B)

출생신장

 

○ (그림 1A) 전체 대상군에서 임신 11-26주, 여아에서 8-17주, 남아에서 15-27주의 고농도 PM2.5 노출이 출생 체중 저하에 영향을 주며, 여아에서 남아보다 임신 초반에 영향을 받는 것으로 조사됨

(그림 1B) 전체 대상군에서 임신 10-24주, 여아에서 9-18주, 남아에서 19-22주의 고농도 PM2.5 노출이 출생 신장 저하에 영향을 주며, 이 또한 여아에서 남아보다 임신 초반에 영향을 받는 것으로 조사됨 

 

그림 2. 성장궤도에 따른 PM2.5 노출의 영향 분석

전 체 여 아 남 아

(A)성장궤도

(B)

PM2.5노출

 

○ (그림 2A) 장기적 성장 영향에 대해서 성장 궤도를 분석하여 지속적으로 높은 대상군(파란색)과 낮은 대상군(붉은색)의 두 그룹으로 나누고, 각 그룹에 따른 임신 중 PM2.5 농도를 비교하였음

(그림 2B) 여아에서의 임신 중기의 PM2.5 농도에 유의적인 차이가 있으며, 성장이 지속적으로 낮은 군(붉은색 막대)에서 그 농도가 높은 것을 확인함.

 

그림 3. PM2.5 노출로 인한 성장저하 기전 규명을 위한 메틸화 분석

전 체 여 아 남 아

 

○ 임신 중 고농도 PM2.5에 노출되고 출생 체중 평균 미만을 보인 신생아 여아에서 에너지대사에 관여하는 ARRDC3의 과메틸화를 확인하였으며(그림 3A), 이후 5세 체중이 평균 미만인 여아에서도 ARRDC3의 과메틸화를 확인함. (그림 3B)

붙임 3 용어설명

□ DNA 메틸화(Methylation) 및 과메틸화(Hyper-methylation)

○ 후성유전학의 대표기전인 DNA 메틸화(Methylation)는 DNA 메틸전이 효소에 의해 DNA의 사이토신 (Cytosine) 염기에 메틸기가 전이되는 정상 효소 반응임. 이 기전은 발생, 발달, X염색체 비활성화, 외부 기생유전체의 발현 억제 등 정상 세포의 기능에 아주 중요함. 이러한 DNA 메틸화가 과도하게 증가하는 이상 조절현상이 과메틸화 (Hyper-methylation)로, 주로 암세포와 종양조직에서 흔하게 관찰됨.

 

□ 후성유전(Epigentics)

○ epic (over, above) 과 genetic이 합쳐진 단어로, DNA 염기서열 변화는 수반하지 않고 DNA의 메틸화와 히스톤 단백질의 아세틸화 등의 후천적인 조절에 의해 유전자 발현이 제어되는 현상을 뜻함

 

□ ARRDC3

○ 최근 연구에 따르면 몇몇의 α-arrestin 유전자가 신체 대사 및 비만 조절에 대해 중요한 역할을 한다고 밝혀졌으며, 그중에서 ARRDC3 는 Arrestin Domain Containing 3을 뜻하는 유전자임. ARRDC3 는 특히 β-아드레날린 수용체와의 직접적인 상호작용을 기반으로 하여, 체질량, 비만 및 에너지 소비를 조절하는 것과 관련된 유전자임. 인간 조직에서 ARRDC3의 현저한 발현은 골격근, 비장, 폐 및 간, 태반에서 보여지고 있음.