Analyses on the Health Effects of Environmental Exposure to Asbestos and the Prediction of Malignant Mesothelioma in Korea

Abstract

Asbestos is a group of naturally occurring fibrous silicate minerals of serpentine and amphibole, and it has been used widely in many industries due to its resistance to heat, electricity, friction, and corrosion. Asbestos is also associated with increased risk of asbestosis, malignant mesothelioma, lung cancer, laryngeal cancer, and ovarian cancer. In Korea, the use of asbestos began to increase in the 1970s and peaked in the mid-1990s, until it became banned in 2009. However, asbestos-related diseases (ARDs) continued to increase owing to their long latent periods. In addition, the risk of environmental asbestos exposures still exists during demolition or reconstruction of the structures that had been built using asbestos and near abandoned asbestos mines. However, most of the studies conducted in Korea on asbestos exposures have focused on occupational asbestos exposures, and the studies on environmental exposures are relatively scarce. Therefore, this dissertation aimed to investigate on the health effects of environmental exposures to asbestos, identify the status of environmental ARDs in Korea, and predict the future occurrences of ARDs. We first performed a systematic review and meta-analysis to evaluate the association between environmental asbestos exposures and ARDs in chapter II. We searched for articles on non-occupational and environmental asbestos exposures and ARDs using PubMed, EMBASE, and Web of Science databases. In total, 38 studies were included in our meta-analysis, which were performed for each exposure pathway (neighbourhood exposure, domestic exposure, and household exposure). Subgroup analyses by study characteristic were also performed. As a result, statistically significant increases in risks for malignant mesothelioma (7.40, 95% confidence interval [CI] = 4.18‒13.11), lung cancer (1.44, 95% CI = 1.14‒1.83), ovarian cancer (2.03, 95% CI = 1.16‒3.58), and asbestosis (31.20, 6.58‒147.89) were found for the neighborhood exposure. For domestic exposure, the risk of malignant mesothelioma was found significantly increased (5.06, 95% CI = 2.57‒9.98), but the risk of lung cancer (1.13, 95% CI = 0.80‒1.62) and ovarian cancer (1.45, 95% CI = 0.86‒2.44) were not found significantly increased. For household exposure, no significantly increased risk of malignant mesothelioma (1.89, 95% CI = 0.95‒3.78), lung cancer (0.86, 95% CI = 0.59‒1.25), and ovarian cancer (1.45, 95% CI = 0.86‒2.44) was found. Neighborhood exposures, asbestos mines or mills, and amphibole asbestos were all associated with higher risk of ARDs. However, large heterogeneity of the studies included in our review and limited numbers for some diseases and exposures warranted cautious interpretation of our findings. In chapter III, we constructed a retrospective dynamic cohort using National Health Insurance Database (NHID) of Korea for the residents who had lived near the abandoned asbestos mines in South Chungcheong Province for more than 5 years. We selected Hongseong, which was home to most asbestos mines in South Chungcheong Province, as the exposed area, and Buyeo and Seocheon in the neighbouring metropolitan district as the control areas, respectively. We compared the incidence of ARDs of the residents who had lived near the abandoned asbestos mines to that of residents of the control areas and that of general population of Korea. The risk of asbestosis (compared with Buyeo: adjusted hazard ratio [HR] 65.40, 95% CI = 35.02‒122.12; with Seocheon: adjusted HR 32.50, 95% CI = 19.78‒53.39) and pleural plaque (compared with Buyeo: adjusted HR 3.55, 95% CI = 1.96‒6.41; with Seocheon: adjusted HR 3.43, 95% CI = 1.82‒6.46) were significantly increased among the residents living near the abandoned asbestos mines compared with those living in the control areas. The risk of malignant mesothelioma among the residents living near the asbestos mines was increased compared with that among the residents living in the control areas, but it was not statistically significant (compared with Buyeo: adjusted HR 1.83, 95% CI = 0.61‒5.47; with Seocheon: adjusted HR 1.81, 95% CI = 0.55‒5.95). However, when a separate analysis based on gender was conducted, the risk of mesothelioma among the male residents living near the abandoned asbestos mines became much pronounced and statistically significant compared with that of the residents living in Buyeo (adjusted HR 8.30, 95% CI = 1.04‒66.63), and the standardized incidence ratio (SIR) was also significantly increased compared with that of the general population of Korea (SIR 3.48, 95% CI = 1.50‒6.85). These results seemed to reflect the health effects due to past exposures to environmental asbestos in the vicinity of the asbestos mines when they were active, which became to surface after the latent period. It was also thought that the exposures to naturally occurring asbestos (NOA) near the asbestos mines affected the risk of ARDs. Despite inherent limitations of using NHID, our retrospective cohort study confirmed that the risk of ARDs was increased due to environmental asbestos exposure near the abandoned asbestos mines in Korea. In chapter IV, we predicted the next 20 years (2018–2037) incidences of asbestos-related malignant mesothelioma using the age-period-cohort (APC) model and the Poisson regression model using asbestos consumption. According to the APC model, the crude incidence rate was estimated to increase sharply in men and slowly in women. Although there was a gender discrepancy in the rate of increase, incidence rate for both genders were expected to continue increasing until 2037. In the Poisson regression model, the crude incidence rate was predicted to increase continuously until 2037, and much more cases of mesothelioma were predicted to occur compared with the results derived by APC model. When compared with the actual incidence data, the APC model was deemed more suitable than the Poisson regression model. The result of APC model exhibiting continuous increase without a peak in the next 20 years suggested that the incidences of malignant mesothelioma will continue to increase for a long time in the future. In this study, we confirmed that the association between ARDs and environmental exposures to asbestos existed by conducting a meta-analysis and a retrospective cohort study. In addition, we predicted that malignant mesothelioma would continue to increase in the future by setting up a prediction model. In the future, we suggest that epidemiological studies on environmental asbestos exposure continue; further, preventive measures to reduce environmental asbestos exposure and ensuing occurrences of ARDs are necessary.

석면(asbestos)은 천연자연계에 존재하는 사문석 및 각섬석 계열의 광물에서 채취된 섬유모양의 규산 화합물로 불연성, 내마모성, 내산성, 내알칼리성, 절연성이 뛰어나 여러 산업에 널리 사용되고 있다. 석면은 석면폐증(asbestosis), 악성중피종(malignant mesothelioma), 폐암(lung cancer), 후두암(laryngeal cancer) 및 난소암(ovarian cancer) 발생 위험을 높이는 것으로 알려져 있다. 한국에서는 1970년대에 석면 사용이 증가하기 시작했으며 1990년대 중반에 가장 많이 사용되었다. 2009년에 석면 사용이 금지되었지만, 석면의 긴 잠복기 때문에 석면관련질환(asbestos-related disease, ARD)들은 계속 증가하고 있다. 또한 석면 건축물의 철거 또는 리모델링, 폐광 이후 관리가 되지 않은 석면광산 주변에서의 석면 노출과 같은 환경 석면 노출의 위험이 여전히 남아 있다. 하지만 한국의 석면 노출에 관한 대부분의 연구는 직업적 노출에 대해서만 이루어졌고, 환경 노출에 대한 연구는 상대적으로 불충분하다. 따라서 본 논문은 환경성 석면 노출의 건강 영향을 탐색하고, 향후 석면관련질환의 국내 발생을 예측하고자 하였다. 먼저, 2장에서 환경성 석면 노출과 석면관련질환의 연관성을 평가하기 위해 체계적 문헌고찰(systematic literature review) 및 메타분석(meta-analysis)을 수행하였다. PubMed, EMBASE 및 Web of Science 데이터베이스에서 비직업성 또는 환경성 석면 노출과 석면관련질환에 대한 논문들을 검색하였고, 총 38개의 연구가 메타분석에 포함되었다. 본 연구는 노출 경로[근접 노출(neighborhood exposure), 가족내 노출(domestic exposure), 가정 노출(household exposure)]에 따라 석면관련질환에 대한 메타분석을 수행하였고, 동시에 연구의 특성에 따른 소집단 분석(subgroup analysis)도 수행하였다. 메타분석의 결과, 근접 노출(neighborhood exposure)에 대해서 석면폐증(31.20, 6.58‒147.89). 악성중피종(7.40, 95% CI = 4.18‒13.11), 폐암(1.44, 95 % CI = 1.14‒1.83), 난소암(2.03, 95 % CI = 1.16‒3.58)의 위험이 통계적으로 유의하게 증가했다. 또한, 가족내 노출(domestic exposure)의 경우 악성중피종의 위험이 유의하게 증가하였으나[5.06, 95 % confidence interval (CI) = 2.57‒9.98], 폐암 (1.13, 95 % CI = 0.80‒1.62)과 난소암(1.45, 95 % CI = 0.86‒2.44)의 위험은 유의하지 않았다. 가정 노출(household exposure)의 경우 악성중피종 (1.89, 95 % CI = 0.95‒3.78), 폐암 (0.86, 95 % CI = 0.59‒1.25), 난소암 (1.45, 95 % CI = 0.86‒2.44)의 위험이 유의하게 증가하지 않았다. 소집단 분석(subgroup analysis)에서는 석면 광산 주변, 각섬석 계열의 석면 노출에서 석면관련질환의 위험이 더 높았다. 그러나 문헌고찰에 포함된 연구들 사이의 이질성은 매우 크며, 일부 질환의 경우 해당되는 연구의 수가 적기 때문에, 본 연구의 결과 해석에 주의를 해야 한다. 3장에서는 충청남도의 석면 광산 인근에 연속적으로 5년 이상 거주 한 주민들에 대해서 국내 국민건강보험공단 자료(National Health Insurance Database, NHID)를 이용하여 역동적 코호트(dynamic cohort)를 후향적으로 구축하여 분석하였다. 본 연구는 충청남도에서 가장 석면광산이 많았던 홍성군을 노출 지역으로 선정하였으며, 같은 광역도 내에서 부여군과 서천군을 각각 대조 지역으로 선정하였다. 본 연구는 건강보험공단 자료로 구축된 코호트를 분석하여 폐석면광산 근처에 거주하는 주민들의 석면관련질환의 발생률과 발생위험을 대조 지역과 한국의 일반인구집단과 비교하였다. 분석 결과, 석면폐증[부여군과 비교: adjusted hazard ratio (HR) 65.40, 95% CI = 35.02‒122.12; 서천군과 비교: adjusted HR 32.50, 95% CI = 19.78‒53.39] 및 흉막반(부여군과 비교: adjusted HR 3.55, 95% CI = 1.96‒6.41; 서천군과 비교: adjusted HR 3.43, 95% CI = 1.82‒6.46)의 발생 위험이 폐석면광산 근처에 사는 주민들에서 대조지역에 비해 크게 높았다. 악성중피종의 경우 폐석면광산 주변 거주하는 주민들에게서 대조지역에 비해 발병 위험이 높았지만 유의하지는 않았다(adjusted HR 1.83, 95 % CI = 0.61‒5.47; 서천군과 비교: adjusted HR 1.81, 95% CI = 0.55‒5.95). 그러나 성별을 층화하여 분석한 결과, 남성에서 악성중피종의 위험은 노출지역에서 대조지역인 부여군에 비해 훨씬 높고 통계적으로도 유의하였으며(adjusted HR 8.30, 95% CI = 1.04‒66.63), 표준화발생비(standardized incidence ratio, SIR)도 한국 일반 남성 인구집단과 비교하였을 때 유의한 위험의 증가가 확인되었다(SIR 3.48, 95 % CI = 1.50‒6.85). 이러한 결과들은 과거 광산활동시의 주변지역 노출이 잠복기를 거쳐서 관찰기간에 나타나는 것으로 보인다. 또한 광산주변에 있는 자연발생석면(naturally occurring asbestos, NOA)의 노출도 석면관련질환의 발생 위험에 영향을 주는 것으로 생각된다. 결론적으로, 국민건강보험공단 자료 자체의 제한점이 있지만, 본 연구를 통하여서 한국에서 폐석면광산 주변 주민들에게서 환경성 석면 노출로 인해 석면관련질환의 위험이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 4장에서는 석면 소비를 사용하여 연령-기간-코호트(age-period-cohort, APC) 모델과 푸아송 회귀모델(Poisson regression model)을 사용하여 향후 20년 동안(2018년‒2037년) 대표적인 석면관련질환인 악성중피종의 발생률을 예측하였다. APC 모델에서, 악성중피종의 조발생률은 2037년까지 계속 증가할 것으로 추정되었는데, 남성에서 급격히 증가하고, 여성에서 서서히 증가할 것으로 예측되었다. 푸아송 회귀모델에서도 조발생률은 2037년까지 지속적으로 증가할 것으로 예측되었는데, APC 모델에 의한 결과와 비교하여 훨씬 더 많은 악성중피종 사례가 발생할 것으로 예측되었다. 2013‒2017년 실제 발생률 통계와 비교한 검증에서 APC 모델은 푸아송 회귀모델보다 더 적합한 것으로 나타났다. 향후 20년 동안 최고점(peak) 없이 지속적으로 증가하는 APC 예측 모델의 결과는 악성중피종의 발생률이 앞으로도 한동안 계속 증가할 것임을 내포한다. 본 연구에서는 메타분석과 후향적 코호트 연구를 통해 환경성 석면 노출과 석면관련질환과의 연관성을 확인하였다. 또한, 예측모델링을 통해 악성중피종이 앞으로도 계속 증가할 것을 예측하였다. 향후 환경성 석면 노출에 대한 역학 연구가 계속되어야 하며, 동시에 환경성 석면 노출과 이로 인한 석면관련질환의 발생을 줄이기 위한 지속적인 예방적 노력이 필요하다.