ABSTRACT
organophosphate$^{2)}$ 살충제의 대체로서 사용되어 온 pyrethroid$^{1)}$ 살충제에 관한 연구가 거의 없었음. NHANES 2007-2010 데이터를 이용하여 미국 일반 인구의 pyrethroid 노출과 당뇨에 관한 연구를 수행함. 20-79세의 2796명을 대상으로 urinary pyrethroid 농도와 당뇨 사이의 관계를 logistic regression하고 ORs와 95%CI를 구함. 당뇨 비율 10.3%, 3-BPA 가중 기하평균 0.41μg/L (95% CI: 0.38, 0.45), 검출률은 72.0%. 변수 조정 후 용량반응관계$^{3)}$ 보임. 최저사분위수대 최고사분위수 OR은 2.18 (95% CI: 1.18, 4.03). 연구 결과 pyrethroid는 당뇨의 잠재적 위험이며 이에 관한 심층 연구가 필요함.
Keywords: Pyrethroid Diabetes Pesticides NHANES, Epidemiology
1. Introduction
pyrethroid 살충제는 독성이 강한 organophosphate 살충제의 대체로서 널리 사용되며 가정에서의 사용은 꾸준히 증가했다.
pyrethroid의 노출이 호흡기, 신경계 및 피부 증상으로 급성 질환을 일으킨다고 알고 있지만, 장기적 환경 노출로 인한 부작용에 대한 연구가 거의 없다. 동물 실험에 따르면 cypermethrin과 deltamethrin 같은 특정 pyrethroid의 노출이 저용량으로도 간, 신장, 뇌, 심장등의 혈당 수치에 영향을 주는 것으로 나타났다. pyrethroid 노출과 당뇨 사이에 관해 해외의 다양한 연구 사례가 있지만 일반 인구에 대한 역학적 연구는 수행된 적이 없다.
urinary 3-PBA, trans-DCCA, 4-F-3PBA, cis-DBCA의 농도를 측정하여 그 연관성을 조사했다.
2. Methods
2.1. Study population NHANES
NHANES 2007-2008, 2009–2010에서 6세 이상 표본 ⅓ 무작위 추출한 5525명 (2007-2008: 2694명, 2009-2010: 2831명) 중 20세 이상의 성인3906 명
2.2. Urinary pyrethroid metabolites Pyrethroid
- 3-PBA: permethrin, cypermethrin, deltamethrin, allethrin, resmethrin, fenvalerate, cyhalothrin, fenpropathrin, and tralomethrin (검출한계: 0.1 μg/L, 242명)
- trans-DCCA: trans-isomers of permethrin, cypermethrin, cyfluthrin (검출한계: 0.6 μg/L, 142명)
- 4-F-3PBA: cyfluthrin (검출한계: 0.1 μg/L, 133명)
- cis-DBCA: deltamethrin (검출한계: 0.5 μg/L, 137명)
2.3. Diabetes
자가 응답 (의사의 진단, 혈당약 복용, 인슐린 투여) 또는 A1c ≥ 6.5%에 의해 당뇨병 정의 (제1, 2형 모두 포함)
부족한 데이터는 참여자 중 각각 추가
2.4. Covariates
- 연령: 20-79세 연속변수
- 성별: 남 (reference) / 여
- 인종/민족: non-Hispanic white (r) / non-Hispanic black / Mexican- American / and other
- 교육: 고졸 이하 (r) / 고졸 / 고졸 이상
- 소득 수준: PIR < 1 (r), PIR 1이상
- 흡연: 비흡연 (r)/ 연간 20갑 미만 / 연간 20갑 이상
- 신체활동: 보통 이상 / 해당 없음 (r)
- BMI, 허리 둘레 : 연속 변수
- 최종 : 2796 3-PBA, 2876 trans-DCCA, 2883 4-F-3PBA, 2879 cis-DBCA
2.5. Statistical analysis
SAS survey procedure (version 9.3 SAS; Institute Inc, Cary, NC)
four-year sample weights
2-sided p-value < 0.05
urinary 3-PBA : 기하평균, 연속변수, 사분위수
trans-DCCA, 4-F-3PBA, cis-DBCA : weighted 50th and 95th percentiles
logistic regression model - prevalence odds ratio rather than prevalence ratio
Trans-DCCA, 4-F-3PBA : detected / undetected
Sequential models
- model A: 연령, 성별, 인종/민족성, urinary 크레아티닌
- model B: model A + 교육, PIR, 신체 활동, 흡연
- model C: model B + BMI, 허리 둘레
2.6. Sensitivity analysis
에너지 및 지방 섭취량 추가 조정 : 24시간 회상법
excluded : 3-PBA > 300μg/L (n = 2), trans-DCCA > 300μg/L (n = 2)
당뇨병 : 의사 진단, 약물 복용, 인슐린 사용, 공복 혈당(FBG) ≥ 126 mg (n = 1294)
3. Results
table 1 : 가중 평균 연령 ± 표준 오차 (SE) : 45.4 ± 0.4세, 398명(10.3 %) 당뇨병
나이 많을수록, 교육수준 낮을수록, 흡연자, 에너지 섭취 적고 BMI, 허리 둘레가 높을수록, 신체 활동 없을수록, non-Hispanic white 아닐수록 당뇨병 있음
table 2 : urinary 3-PBA 농도
미보정 크레아티닌 GM (95% CI) : 0.41μg/L (0.38, 0.45)
보정 크레아티닌 GM (95% CI): 0.44μg/g (0.40, 0.47)
당뇨 있을수록 유의하게 높음
table 3 : 검출률 3-PBA: 72.0%, trans-DCCA: 14.0%, cis-DBCA: 5.4%
table 4 : urinary 3-PBA 농도에 대한 당뇨병 OR: 용량-반응 연관성 뚜렷함
table 5 : urinary trans-DCCA, 4-F-3 PBA와 당뇨 사이 유의한 연관성 없음. 에너지 및 지방 섭취에 대한 추가 조정 후 민감도 분석 결과 동일
4. Discussion
본 연구 결과, pyrethroid의 가장 흔한 대사 산물인 urinary 3-PBA의 농도 증가는 당뇨병의 위험과 연관있음을 보이는 pyrethroid의 노출과 일반 인구의 당뇨병 위험 사이의 연관성에 관한 첫 연구이다.
당뇨병 발생에 대한 pyrethroid 효과의 여러 잠재적 경로는 포도당 대사 및 인슐린 저항성에 대한 이전 연구에서 추론 할 수 있다.
- pyrethroid는 지방 조직에서 후속 지방 생성 및 지방 생성으로 지질 대사의 주요 조절 인자를 변화시키고, 인슐린 신호 전달 경로에서 주요 매개체의 발현을 변화시켜 근육 및 지방에서 인슐린 자극 포도당 섭취를 현저하게 감소시킨다.
- pyrethroid 노출에 의한 산화 스트레스는 인슐린 분비 및 인슐린 작용 결함에 영향을 미치는 췌장 β-세포 기능 장애의 원인이 될 수 있다.
- pyrethroid 노출은 교감 신경계가 반응하는 생리적 스트레스를 유발할 수 있다.
- pyrethroid의 estrogenicity이 당뇨병에 관여할 수 있다.
pyrethroid는 가장 흔히 쓰이는 살충제 중 하나로서 다양한 경로를 통해 노출될 수 있다. pyrethroid가 함유된 제품의 사용을 줄이고 식이지침을 지켜 노출을 예방을 하는 것이 좋다.
본 연구에서 trans- DCCA와 4-F-3PBA는 당뇨와 큰 연관성이 없는 것으로 나타났는데 이는 검출량이 충분하지 않아서일 수 있다.
한계점
- 단면연구이므로 pyrethroid와 당뇨병간의 일시적 인과 관계를 확인할 수 없다.
- 인체에서 pyrethroid의 반감기가 노출 후 6~24시간 사이이기 때문에 pyrethroid의의 빠른 대사는 장기 노출을 반영하지 않을 수 있다.
- single spot-urine sample로 수행된 pyrethroid 노출 측정은 시간적 변동성을 포착하지 못할 수 있다.
5. Conclusions
본 연구의 결과는 3-PBA 농도로 추정된 pyrethroid 노출이 일반 미국 성인의 당뇨병 위험 증가와 관련이 있음을 시사한다. pyrethroid의 잠재적 생물학적 메커니즘에 대한 탐구와 장기 노출의 역할에 대한 추가 연구가 필요하다. 공중보건 증진을 위해 pyrethroid 노출 수준 감소가 권장되어야 한다.
1) 페리트린과 유사한 구조를 갖는 화합물로 곤충의 신경에 독작용을 일으켜 살충에 효과적으로 가정에서 많이 사용하는 합성 살충제
가정용 살충제로는 organophosphate pesticides가 가장 많이 사용됐으나 2000년 미국에서 건강에 문제를 일으킬 수 있다는 이유로 금지되면서 비교적 안전한 피레스로이드계 살충제가 가정용 또는 공중보건용으로 많이 사용되기 시작했고, 농약으로도 많이 쓰임
2) 인(P)을 중심으로 O나 S가 결합한 화합물질로 살충력이 강하고, 적용할 수 있는 해충의 범위가 넓음. 아세틸콜린에스테라제(AchE, Acetylcholinesterase)의 활성을 억제하여 자율신경 말단에서 분비된 아세틸콜린의 분해를 방해하여 부교감신경이 과활성화되고, 호흡과 심장활동이 억제되어 사망을 일으킴. 현재 사용하고 있는 농약 중 가장 많은 종류를 차지.
3) 동기가 되는 물질이 투여되고 흡입되는 양과, 물질이 투여된 생물의 체내에서 일어나는 현상과의 관계
4) cypermethrin : 합성 제충국제로서, 한국에서는 피레스라는 품목명으로 고시되어 과수잎말이나방의 방제약으로 사용되고 있다. 이 농약은 소화중독 및 접촉독에 의한 살충력을 가지고 있어 광범위한 해충에 효과가 있으며, 특히 지방질에 대한 친화력이 매우 강하므로 해충의 표피를 잘 통과하여 충체 내의 작용점까지 쉽게 도달할 수 있는 특징이 있으므로 약효가 확실하다.
5) deltamethrin : 제충국제(除蟲菊劑)인 피레드린의 농용살충제로서의 단점을 보완한 합성 피레드린으로서 ‘데시스’라는 상품명으로 개발된 농약인데, 한국에서는 ‘델타린’이라는 품목으로 1 %유제가 고시되어 있다. 냄새가 없는 백색 결정 또는 분말로 많은 작물 및 해충에 대해 살충효과가 인정되어 있다. 한편, 누에에 대한 독성은 매우 강한 것으로 알려져 있다.
6) malondialdehyde : 유지의 산화로 2차적으로 생성되는 물질로서 신체 세포의 쇠약 및 산화스트레스 수준을 보여주는 생체지표에 해당
7) permethrin : 피레스로이드계 일반 합성화학물로서 살충제, 구충제, 및 방충제로 사용
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pyrethroid |
피레스로이드 |
organophosphate |
유기인산화합물 |
homeostasis |
항상성 |
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|
synthetic |
인조의, 합성의 |
voltage-sensitive |
전압에 민감한 |
dermal |
피부의 |
||
|
myotube |
근육대롱세포 |
adipocyte |
지방세포 |
abnormal |
비정상적인 |
||
|
plausible |
타당한 |
kidney |
신장 |
specimen |
표본, 시료 |
||
|
tandem |
이중의 |
circumference |
둘레 |
dichotomize |
둘로 나누다 |
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|
repellent |
방충제 |
adipogenesis |
지질형성 |
lipogenesis |
지질생성 |
||
|
adipose |
지방질의 |
membrane |
세포막 |
secretion |
분비 |
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pathogenesis |
발병 |
hyperinsulinemia |
고인슐린혈증 |
ensue |
결과가 뒤따르다 |
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|
prenatal |
태아기의 |
postnatal |
출생 후의 |
