질병관리본부 국립보건연구원 면역병리센터 알레르기질환연구 TF
장우성

  천식, 알레르기 비염 등의 호흡기·알레르기 질환은 최근들어 급격히 증가하고 있는 만성질환으로[1], 다양한 원인인자의 복합적인 작용에 의해 발생된다. 직접적인 발생원인은 알레르겐(allergen)이지만, 알레르겐의 감작과 반복적인 노출로 인한 알레르기 반응의 발생은 체내요인(유전, 면역 등)과 체외요인(기후변화, 환경, 감염인자 등)의 영향이 복합적으로 작용하게 되어 개체 간의 차이가 큰 특징을 가지며, 이로 인하여 진단 및 치료에 있어 많은 어려움이 발생하고 있다.

다양한 알레르기성 호흡기 질환의 발생원인 중 최근 가장 주목받고 있는 것이 기후 및 환경 변화이다. 기후변화의 경우, 지구의 평균 온도 상승으로 인해 꽃가루 비산시기가 빨라질 뿐만 아니라 증가하고 있으며 CO2 농도 및 기온이 높을 경우 꽃가루의 생성 및 항원성이 높아진다는 연구결과가 보고된 바 있다[2]. 기온 및 습도의 변화가 Alternaria와 같은 공중진균의 포자 농도를 증가시키며, 공중진균의 포자농도와 천식으로 인한 입원율 간의 유의적인 상관관계를 가진다는 연구결과도 확인되었다[3]. 이러한 기후변화로 인한 영향뿐만 아니라 환경변화를 일으키는 대기오염 및 실내 환경 인자들 역시 알레르기 질환 발생과의 관련성이 지속적으로 보고되고 있는데, 대기오염으로 인하여 소아와 성인의 폐기능 장애 및 저하가 초래되며[4, 5], NOx와 PM10이 천식의 위험률을 증가시키고 꽃가루 알레르기 감작율을 증가시킨다는 연구결과가 확인되었고[6] 또한 Diesel exhaust particle(DEP)나 오존과 같은 대기오염 인자가 알레르기 감작 증가 및 반응 악화를 유도할 수 있다는 연구결과[7, 8]도 보고된 바 있다.
이와 같은 실내외 유해환경 인자로 인한 영향은 태아시기부터 시작되는데[9], 특히 해부학적인 성장 및 면역체계의 발달이 이루어지는 태아 및 영아기는 호흡기·알레르기 질환 발생의 결정적인 시기이며 따라서 이 시기의 실내외 유해환경 인자에 대한 노출은 알레르기 질환 발생에 더 큰 영향을 줄 것으로 추정되고 있다.

이에 질병관리본부 알레르기질환연구 TF에서는 실내외 환경변화가 영유아의 천식 등 호흡기·알레르기질환 발생에 미치는 영향을 분석하기 위해 3년간의 다년도 학술연구용역과제를 지난 2013년부터 시작하였다.
본 과제는 출생코호트를 기반으로 하여 3년간 실내외 유해환경 인자를 분석하고 천식 및 비염과의 상관관계를 확인함으로써 호흡기·알레르기질환 사전 예방·관리 프로그램 개발을 위한 기초자료의 수집 및 활용을 목적으로 하고 있다.
1차년도인 지난 2013년에는 기존에 구축되어 있는 코호트로부터 200여명의 신규참여자를 모집하여 실내외 환경요인에 대한 노출정도를 정량적인 방법으로 평가하였고, 생후 초기 나타나는 알레르기 질환인 아토피피부염 및 식품알레르기 발생을 조사하여 노출과 질환 결과 사이의 관련성 및 인과관계 분석을 통한 환경요인의 영향을 확인하였다.

실내 환경요인 노출평가를 위해 연구원이 참여자 가정을 직접 방문하여 미세먼지(PM10, PM2.5), 미생물(세균, 진균), 집먼지진드기, 내독소 등을 포집한 뒤 농도를 측정하였으며 흡연노출 측정을 위하여 소변 채취 및 코티닌 측정도 수행하였다. 이를 이용하여 호흡기 질환과의 비교연구를 수행한 결과 유의적인 결과를 확인하였는데, 태아시기에 높은 농도의 실내 PM2.5 와 간접흡연에 노출 된 경우 1세 영아에서 하기도 감염과 모세기관지염의 발생 위험이 증가하는 것을 확인하였으며, 또한 두 가지 실내 환경인자가 동시에 노출된 경우 하기도 감염과 모세기관지염의 발생위험이 더욱 증가하여 두 실내 환경 인자 사이에 상호작용이 존재함을 확인하였다. 추가적으로, 환경조사가 이루어지지 않은 연구대상의 실내공기 중 조사대상 오염물질의 농도를 예측함으로써 향후 보다 양질의 결과를 산출할 수 있도록 실내공기질 예측모델을 개발하였으며, 지속적인 자료 수집 및 적용을 통해 영향인자 선별과 보정을 진행하여 연구에 적합한 모델을 정립하고자 한다(Figure 1).

  실외 환경요인 노출평가는 임신기간과 영유아 출생 후 6, 12개월 동안의 PM10, NO2, O3 평균 노출값을 대상으로 행정경계 및 수치, 인구밀도, 고도 등의 기초자료와 대기오염자료, 전국도로망 및 교통량 조사 자료, 토지이용자료 등을 바탕으로 하는 토지이용회귀(Land use regression, LUR) 모델링 방법으로 진행하였으며, PM10 및 O3에 대한 보다 명확한 평가를 위하여 거리반비례평균법(Inverse distance weighting, IDW) 또한 추가적으로 진행하였다. LUR 모델링을 수행한 결과 NO2에 대한 모델의 설명력은 50%로 확인되었으며, PM10에 대해서도 LUR을 수행했으나 설명력이 26%로 낮았는데 이는 PM10의 경우 교통관련 대기오염원에서의 노출보다도 황사나 중국 등 인근 국가에서 유입되는 오염물질에 의한 영향이 더 크기 때문인 것으로 추정된다. 따라서 이와 같은 실외 환경요인 노출평가를 지속적으로 수행하여 축적되는 자료를 기반으로 호흡기·알레르기 질환 발생과의 비교를 통해 실외 환경 인자에 대한 유의적인 질환영향 평가 결과를 도출할 수 있을 것으로 예상된다.
본 연구는 이미 구축되어 있는 출생코호트를 기반으로 하는 중개연구로 효율적이고 지속적인 연구대상 확보 및 측정이 가능하고, 3년간의 연구수행기간동안 다수의 실내외 환경 인자에 대한 자료를 축적함으로써 국내 실내외 유해환경 노출정도에 대한 자료를 수집할 수 있어 향후 위험환경요인에 대한 정책 수립의 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 대기오염 및 실내 유해환경노출 및 알레르기 질환과의 관계 규명을 통하여 유해환경요인에 노출된 위험 아동을 선별하여 천식 등 호흡기·알레르기 질환 예방을 위한 적절한 환경조절 대책을 마련하는데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

<참고문헌>

1. Eder, W. et al. The Asthma Epidemic. N Engl J Med 2006; 355:2226-35.
2. Wayne, P. et al. Production of allergenic pollen by ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.) is increased in CO2-enriched atmospheres. Ann Allergy Asthma Immunol 2002; 88:279-282.
3. Pulimood, TB. et al. Epidemic asthma and the role of the fungal mold Alternaria alternata. J Allergy Clin Immunol 2007; 120:610-617.
4. Gauderman, WJ. et al. The effect of air pollution on lung development from 10 to 18 years of age. N Engl J Med 2004; 351:1057-67.
5. Downs, SH. et al. Reduced exposure to PM10 and attenuated age-related decline in lung function. N Engl J Med 2007; 357:2338-47.
6. Nordling, E. et al. Traffic-related air pollution and childhood respiratory symptoms, function and allergies. Epidemiology 2008; 19:401-8.
7. Cortegano, I. et al. Cloning and expression of a major allergen from Cupressus arizonica pollen, Cup a 3, a PR-5 protein expressed under polluted environment. Allergy 2004; 59:485-90.
8. Kim, BJ. et al. Association of ozone exposure with asthma, allergic rhinitis, and allergic sensitization. Ann Allergy Asthma Immunol 2011; 107:214-9.
9. Herr, CE. et al. Exposure to air pollution in critical prenatal time windows and IgE levels in newborns. Pediatric Allergy and Immunology 2011; 22:75-84.