인간의 비소 노출에 대한 바이오마커로서 손톱 샘플의 적용

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 4733(2022) 이 기사 인용

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이 연구에서는 인간 노출에 대한 바이오마커로서 음용수 섭취를 통한 비소 흡수와 손톱의 비소 농도 사이의 관계를 평가했습니다. 이를 위해 우리는 이란 서부 Kaboudrahang 카운티의 비소 영향 농촌 지역의 건강한 참가자 40명으로부터 손톱 샘플을 수집했습니다. 비소로 인한 식수원 오염이 보고되지 않은 지역에 거주하는 개인으로부터 총 49개의 손톱 샘플도 수집되었습니다. 비소 오염마을과 참고마을에서 채취한 시료의 50%와 4.08%에서 손톱의 비소 함량이 손톱의 정상 비소 수치(0.43~1.08μg/g)보다 각각 높은 것으로 나타났다. 조정된 다중선형회귀분석 결과, 지하수와 손톱 비소농도 사이에는 유의한 연관성이 있는 것으로 나타났다(p<0.001). 더욱이, 손톱 샘플의 비소와 성별 사이에는 통계적으로 유의미한 연관성이 나타났습니다(p = 0.037). 손톱의 비소함량은 연령, 흡연습관, BMI 등 다른 변수에 의해 유의한 영향을 받지 않았다(p>0.05). 본 연구 결과에 비추어 볼 때, 샘플링이 용이하고 외부 오염 위험이 적기 때문에 손톱 조직과 같은 생물학적 지표를 사용하는 것이 오염된 지역의 중금속 노출을 평가하는 데 적합합니다.

비소는 자연 및 인위적 활동을 통해 식수원에서 발생하는 위험한 준금속 중 하나로 간주됩니다. 제초제, 살충제, 목재 방부제, 금속 제련 산업 등의 인위적 활동과 지열 과정, 화산 폭발, 광물 풍화 등 자연적 비소 노출 원인으로 인해 퇴적물, 토양, 광물 등 지하 환경에 광범위한 비소 오염이 발생합니다. 지표수 및 지하수 공급원1,2,3,4,5. 국제 암 연구 기관(IARC)과 미국 환경 보호국(USEPA)이 인간 발암 물질로 인정한 이 준금속은 유기 및 무기 형태로 발견되며 다양한 산화 상태(− 3, 0, + 3, + 5) 환경6,7. 식수원의 소비를 통해 무기 비소(비소 및 비소)에 비직업적으로 노출되면 노출된 인구 집단에 발암성 및 비발암성 건강 영향이 발생합니다3,8,9. 비소 노출로 인해 인체 건강에 미치는 급성 및 만성 영향에는 피부 병변, 심혈관 질환, 빈혈, 신장 장애, 호흡기 장애 및 다양한 유형의 암(폐, 피부, 간, 신장 및 방광)이 포함됩니다10,11,12. 따라서 식수의 건강을 보장하기 위해 세계보건기구(WHO)에서 권장하는 비소의 최대 허용 수준은 10 µg/L입니다13,14. 또한 환경에 비소가 광범위하게 발생하고 인간 건강에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있기 때문에 오염 물질의 생물학적 모니터링은 자연 및 인위적 소스를 통해 인간 노출을 평가하기 위한 독성학 연구에서 매우 중요합니다. 생물학적 모니터링에는 일반적으로 인체에서 체액과 조직을 수집하고 분석하여 화학 물질이나 대사 산물을 식별하는 작업이 포함됩니다15,16. 비소 및 그 화합물에 대한 인체 노출 모니터링을 식별하고 평가하기 위한 여러 가지 바이오마커가 있습니다. 혈액, 소변, 머리카락, 손톱은 역학 연구에서 비소 노출을 평가하기 위해 쉽게 접근할 수 있는 바이오마커로 확인되었습니다17. 이러한 생물지표 중 혈액 및 소변 샘플에서 측정된 비소의 양은 소변 샘플에서 대략 4일, 혈액 샘플에서 2~6시간 정도의 최근 비소 섭취량을 나타냅니다18. 반면, 수집된 소변 샘플을 동결해야 하는 필요성, 혈액 샘플 수집 방법의 침입성 특성 및 이러한 샘플과 관련된 보관 문제는 이러한 바이오마커 사용과 관련된 중요한 단점입니다. 머리카락과 손톱 샘플에서 측정된 비소의 양은 체액에 비해 더 오랜 기간(3~6개월 전) 동안의 노출을 반영합니다. 이러한 이유로 특히 식수 섭취를 통해 장기간 높은 수준의 비소에 노출된 인구 집단에서는 이러한 바이오마커(머리카락 및 손톱 샘플)를 사용하여 노출 수준을 정량화합니다18,20. 식수를 통해 섭취된 비소의 대부분은 노출 후 1~3일 이내에 메틸화 비소로 배설된다는 점에 유의해야 합니다. 그러나 신체에 흡수된 무기 비소 중 일부는 설프하이드릴 그룹에 결합하여 손톱이나 머리카락과 같은 각질 밀도가 높은 조직에 축적되는 높은 친화력을 가지고 있습니다18,21. 모발 샘플을 바이오마커로 사용하는 것은 성장률이 매우 다양하고, 모발의 생물학을 알아야 할 필요성, 손톱 샘플과 비교하여 외부 오염 가능성 때문에 논의되어 왔습니다. 손톱 샘플을 생물학적 지표로 사용하는 것은 모발 샘플(6-36mm/월)에 비해 외부 오염 가능성이 적고 성장 속도(0.9-1.5mm/월)가 훨씬 느리기 때문에 더 많은 이점이 있습니다. 따라서 본 연구에서는 지하수의 비소 농도가 주요 원인인 이란 서부 Kaboudrahang 카운티의 오염된 농촌 지역에 거주하는 개인을 대상으로 식수 섭취로 인한 비소 노출과 손톱 비소 농도 사이의 연관성을 평가하는 것을 목표로 했습니다. 매우 낮은 함량에서 높은 함량까지의 식수 공급원입니다.