Effects of Environmental Factors on Chronic Kidney Disease

Abstract

연구배경 만성콩팥병의 전통적인 위험인자인 당뇨병과 고혈압, 고지혈증, 흡연, 비만 등에 대한 치료를 수십년간 지속해왔음에도 오히려 만성콩팥병은 세계적으로 그 유병률이 증가하고 있고, 그에 따르는 합병증의 위험 및 사회경제적인 부담 역시 증가하고 있어 최근 환경 요인이 만성 질환의 새로운 위험요인으로 부상하고 있다. 그러나 환경요인과 만성콩팥병과의 상관관계는 상대적으로 잘 알려지지 않은 부분이 많다.

연구목표 본 학위 논문은 국립환경과학원 (Korean National Institute of Environmental Research)에서 보고한 대기오염 지표와 생활화학물질 지표를 이용하여 다양한 환경인자들에 의한 건강문제, 그 중에서 특히 환경인자가 만성콩팥병의 발생 및 그에 따른 사망에 미치는 영향에 대해 연구하고자 하였다.

연구방법 실외 환경인자가 말기신부전 환자의 사망에 미치는 영향을 알아보기 위해, 2008년부터 2015년까지 말기신부전으로 투석을 시작한 5,041 명의 CRC-ESRD (Clinical Research Center for End-Stage Renal Disease) 코호트 연구 참여자를 대상으로 하였다. 국립과학원으로부터 동 기간 매일 측정된 대기오염인자, 즉, PM10 및 NO2, SO2를 각 참여자에 할당하였다. Time-varying Cox 모델을 이용하여 시간의 흐름에 따라 변화하는 각 대기오염인자와 말기신부전 환자의 사망의 연관성을 분석하였다. 실내 환경인자가 신기능에 미치는 영향을 알아보기 위해, 2015년부터 2017년까지의 국민환경보건조사 (KoNEHS, Korean National Environmental Health Survey)에 참여한 1,294 명을 대상으로 하였다. 주요 프탈레이트와 그 대사체, 비스페놀 A, 파라벤과 알부민뇨 (urine albumin-creatinine ratio 30 mg/g 이상) 및 신기능 감소 (eGFR 60 mL/min/1.73m2 미만) 와의 연관성을 살펴보았다.

연구결과 대기오염 노출과 말기신부전 환자의 사망률 사이의 연관성을 살펴본 연구에서는, 5041명의 대상자들을 평균 4.18년 관찰하였고 그 중에서 1475명이 사망하였다. PM10 (HR 1.33, CI 1.13–1.58)과 NO2 (HR 1.46, CI 1.10–1.95), SO2 (HR 1.07, CI 1.03–1.11)가 말기신부전 환자의 사망률과 유의한 상관관계를 보였다. 또한 65세 이상의 노인 인구와 대도시 주변 거주자가 특히 PM10에 의한 사망 위험이 높았다. 프탈레이트 및 환경성 페놀릭과 신장기능 사이의 연관성을 보면, 요중 화학물질의 농도 보정법의 종류와 관계없이 요중 DEHP 대사체가 ACR 과 양의 상관관계를 보였다. 보정법으로 Covariate-adjusted standardization 을 이용하였을 때 MCOP 및 MCNP 와 같은 고분자량 프탈레이트의 요중 대사체도 ACR 과 양의 상관관계를 보였다. 통상적인 크레아티닌을 이용한 농도보정법을 이용하였을 때, eGFR은 대부분의 프탈레이트 대사체와 양의 상관관계를 보였다. 그러나 보정법으로 covariate-adjusted standardization 을 이용하였을 때, 그러한 양의 상관관계의 유의성은 사라졌고, MnBP 및 BPA, EtP 가 음의 상관관계를 보였다. 층화분석과 주성분 분석 (principal component analysis, PCA) 을 통한 이차 분석 결과도 비슷한 결과를 보였다.

결론 실외에서 대기오염에 장기간 노출되면 말기신부전 환자의 사망률이 높아지고, 이러한 현상은 노인과 대도시 거주자에게 두드러졌다. 또한 실내에서 노출되는 주요 프탈레이트 대사체는 건강한 성인에서 만성콩팥병의 위험을 높였다. 프탈레이트 대사체 연구를 통해서 요중 화학물질의 농도 보정법의 선택이 주요 소비재 화학물질과 신기능의 상관관계를 살펴보는 연구에서 결과의 해석에 중요한 영향을 미친다는 것을 강조한다. 결론적으로, 전통적인 위험인자들 뿐만 아니라, 실외 및 실내 환경인자의 조절이 신장질환의 발생 및 그에 따른 사망의 위험을 낮추는데 역할을 할 수 있다.

Background: Although management of the traditional risk factors for chronic kidney disease (CKD), such as diabetes mellitus, hypertension, dyslipidemia, smoking, and obesity, has advanced considerably for decades, the prevalence of CKD and its complications remain significant. Recently, environmental factors have recently emerged as a new risk factor for chronic diseases. However, the relationship between environmental factors and CKD is relatively unknown. Objectives: The purpose of this study is to study the health problems caused by environmental factors, especially which affect the development of chronic kidney disease and the resulting mortality. Method: For investigation of the effects of outdoor environmental factors on mortality of patients with end-stage renal disease, A total of 5,041 patients who started dialysis between 2008 and 2015 were prospectively enrolled in the Clinical Research Center for End-Stage Renal Disease (CRC-ESRD) cohort study. A daily mean concentration of air pollutants (PM10, NO2, and SO2) was assigned to each participant. Time-varying Cox models were used to investigate the relationship between air pollutants and mortality in ESRD patients. To investigate the association of indoor environmental factors with kidney dysfunction, a total of 1,294 adults who participated in the Korean National Environmental Health Survey from 2015 to 2017 were enrolled. The association of major phthalates and their metabolites, bisphenol A and parabens with albuminuria and renal dysfunction was examined. Results: In the research estimating the association between clinical outcome and air pollution exposure, during the follow-up period (mean 4.18 years), 1475 deaths occurred among 5041 participants. A significant long-term relationship between mortality risk and PM10 (HR 1.33, CI 1.13–1.58), NO2 (HR 1.46, CI 1.10–1.95), and SO2 (HR 1.07, CI 1.03–1.11) was found. Elderly patients and patients who lived in metropolitan areas had an increased risk associated with PM10. Elderly patients also had increased risks associated NO2 and SO2. For the association between exposure to phthalates and environmental phenolics with markers of kidney function, regardless of correction method, urinary DEHP metabolites showed significant positive associations with albumin to creatinine ratio (ACR). Following covariate-adjusted standardization, urinary metabolites of other heavy molecular weight phthalates such MCOP and MCNP showed significant positive associations with ACR. For eGFR, conventional creatinine-correction resulted in positive associations with most of measured phthalate metabolites. However, following covariate-adjusted standardization, most of positive associations disappeared, and significant negative associations with eGFR were observed for MnBP, BPA, and EtP. Secondary analysis following stratification by CKD status and principal component analysis (PCA) generally support the observed associations. Conclusion: Long-term exposure to air pollutants had negative effects on mortality in ESRD patients. These effects were prominent in elderly patients who lived in metropolitan areas, suggesting that ambient air pollution, in addition to traditional risk factors, is important for the survival of these patients. In addition, major phthalate metabolites exposed indoors increase the risk of chronic kidney disease in healthy adults. And this study highlights the importance of considering collider issues associated with the choice of dilution adjustment method, and provides better understanding on the association of major consumer chemicals with adverse kidney function among humans. Therefore, it is important to pay more attention to the health effects of outdoor and indoor environmental factors on CKD. This effort could reduce the risk of CKD, which has not been resolved by controlling traditional risk factors.