대기 중 미세먼지 증가와 COPD 급성악화의 연관성
대기 중 미세먼지 증가와 COPD 급성악화의 연관성
  • 메디컬라이터부
  • 승인 2017.08.18 10:37
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정성환 교수

가천대길병원

호흡기알레르기내과

 

서론

 미세먼지란 대기 중에 떠다니는 분진 중 직경이 10 μm 이하인 입자(particulate matter less than 10 μm in diameter, PM10)로 인체에 흡입되어 폐포에 침착될 수 있는 분진이라 정의된다. 이 중 직경이 2.5μm 이하인 분진(PM2.5)을 초미세먼지로 분류한다. 이 미세먼지의 발생 원인은 화석연료의 연소와 같은 인위적 배출과 황사와 같은 환경으로부터의 자연적 발생이 있다. 국내 미세먼지는 중국발 미세먼지와 계절별로 자연 발생되는 황사, 그리고 국내대기오염물질로 구성된다.
 미세먼지에 대한 건강 피해가 심각해지면서 국가별로 대기 중 미세먼지 허용 농도를 제시하고 있으며 이와 함께 미세먼지 예보 시스템을 갖추고 있다. 2005년 세계보건기구에서 제시한 미세먼지 기준은 PM10의 연간 평균농도 20 μg/m3 이하, 24시간 평균농도 50 μg/m3 이하다. 우리나라의 2015년 한국환경공단 기준은 PM10의 연간 평균농도 50 μg/m3 이하, 24시간 평균농도 100 μg/m3 이하이며 미세먼지 예보 등급 ‘나쁨’의 경우 PM10과 PM2.5가 각각 81 μg/m3, 51 μg/m3 이상으로 지정한다.
 기존 연구에 의하면 미세먼지가 인체에 단기간 노출될 경우 폐 염증 반응을 초래하여 호흡기 증상을 증가시켜 COPD 환자를 포함한 호흡기 환자 전반에서 증상 악화를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 장기간 고농도의 미세먼지에 노출되면 성인 COPD의 전반적인 유병률이 증가하며 폐기능의 약화를 증가시킨다고 보고된다. 따라서 대기 중의 미세먼지 증가는 COPD 환자들에게 급성악화를 증가시켜 치명적일 수 있으며, 증상 회복까지의 기간을 연장시키고 생존율을 감소시키는 등 전반적인 의료 부담을 크게 증가시키는 요인이므로 이에 대한 대책 수립이 시급한 상황이다.


본론


1. 미세먼지와 COPD 환자 입원과의 연관성


 여러 미세먼지 관련 COPD 연구 결과를 살펴보면 PM10의 농도가 증가함에 따라 COPD 환자의 입원이 전반적으로 증가됨을 알 수 있으며 이러한 결과는 연구 기간을 1980년대, 1990년대, 2000년대 이후로 나누어 살펴보더라도 동일한 양상을 보인다. 또한, 65세 이상을 대상으로 한 연구와 모든 연령대 환자를 대상으로 한 연구 사이에 큰 차이를 보이지 않았다.
 한 메타분석 연구에서는 PM10 농도가 10 μg/m3 증가할수록 COPD 악화로 인한 입원이 약 3% 증가되어 odds ratio는 1.014 (95% CI 1.008-1.020)였고, PM2.5의 경우 odds ratio 1.022 (95% CI 1.013-1.032)로 특히 60세 이상의 노령 남성 및 고 흡연자에서 COPD 급성악화에 따른 입원이 유의하게 증가하는 것으로 나타났다.
 PM2.5는 PM10보다 호흡기계 침투가 용이하여 기도 및 전신 염증을 증가시키고 COPD 급성악화 발생과 연관성이 더 큰 것으로 알려져 있다<그림 1>.

2.5

그림 1. PM2.5가 COPD 급성악화를 발생시키는 기전(Lei Ni et al. 2015)
PM2.5, particulate matter less than 2.5 μm in diameter; AECOPD, acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease.


2. 미세먼지와 COPD 환자 사망과의 연관성


 PM10과 COPD 사망과의 연관성을 분석한 문헌고찰 연구에 의하면 각 문헌별로 약간의 차이는 보였으나, 전반적으로 PM10의 농도가 증가함에 따라 COPD 환자의 사망이 증가됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 연구 기간을 1980년대, 1990년대, 2000년대 이후로 나누어 살펴보아도 동일한 양상을 보였고 65세 이상을 대상으로 한 연구와 모든 연령대 환자를 대상으로 한 연구 간에도 큰 차이를 보이지 않았다. 메타분석 결과 PM10 농도가 10 μg/m3 증가할수록 COPD 사망은 1% (95% CI, 0.8-1.4) 이상 증가되고 odds ratio 값은 1.011 (95% CI, 1.008-1.014)로 나타났다. 결과적으로 대기에서 PM10 농도의 증가는 COPD 환자의 사망률을 증가시키는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 국내 COPD 환자에서 미세먼지나 황사를 포함한 대기오염과 급성악화에 의한 사망률 간의 상관성을 밝힌 연구는 아직 없는 상태로 향후 국내 COPD 환자들의 현황에 대한 연구가 필요하다.

 

3. 미세먼지에 의한 COPD 급성악화의 치료


 미세먼지에 의한 COPD 급성악화에서 특정한 약물치료에 대한 연구는 매우 부족하여 근거에 따른 치료법의 권고는 할 수 없는 상태이다. 향후 COPD 환자들에 대한 미세먼지와 COPD 급성악화의 현황 연구와 함께 이를 예방하거나 치료할 수 있는 약물치료에 대한 추가 연구가 필요할것으로 생각된다. 현재로써는 미세먼지에 의한 COPD 급성악화 시 기존의 COPD 급성악화 치료기준에 준하여 집중 치료할 것이 권고되며 예방을 위한 특정 약물은 없으나, 규칙적인 치료제의 사용이 다소 증세를 완화시키면서 악화 빈도를 줄여줄 것으로 기대한다.


4. 황사와 COPD와의 관계


 황사는 자연적으로 발생하는 미세먼지의 한 형태로 몽골과 중국의 사막 지역에서 다량의 흙먼지가 공중으로 떠올라 바람을 타고 원거리를 이동하면서 국내 대기에 유입된다. 최근 더욱 문제가 되는 것은 황사가 중국을 지나면서 각종 중금속과 질산 및 아황산가스 등 인체에 유해한 물질이 다량 추가되기 때문이다. 우리나라에 도달하는 황사의 입자크기는 대개 2.5~10 μm로, 일반적인 대기 공해 물질에 비하여 PM2.5의 분율은 비교적 적으나, 황사 발생 시에 대기 중 미세먼지의 급격한 증가로 COPD 환자의 호흡기에 영향을 줄 수 있을 것으로 예측된다. 실례로 2001~2007년 서울에서 봄철 황사 발생 기간에 응급실에 내원한 환자를 분석한 결과, 황사 발생 이틀째부터 COPD 환자의 응급실 방문 및 입원이 증가하였고 전반적으로도 황사 발생 기간에 COPD를 포함한 호흡기질환자 수가 약 20% 정도 증가하는 것으로 조사되었다. 따라서 COPD 환자는 황사 발생 시 각별한 주의가 요구된다.


5. COPD 환자에서 미세먼지 노출을 방지하는 마스크의 역할


 대기 미세먼지로부터 개인을 보호할 수 있는 가장 보편적이고 간단한 방법은 미세먼지를 여과 해주는 마스크를 착용하는 것이다. 미세먼지로부터 호흡기를 보호할 수 있는 마스크는 방역용 마스크(N95, KF94, KF99)가 보편적으로 알려져 있고, 국내의 특수한 자연적 대기오염의 한 형태인 황사 시기에 그 필요성이 극대화되어 국내에서는 미세먼지 차단용 방진 마스크의 변형 형태로 ‘황사용 마스크(KF80)’가 개발되어 보급되어 있다. N95 마스크는 이를 착용하고 장시간 일하는 산업현장 근로자들에게 호흡의 불편감과 같은 주관적 호소를 비롯하여 마스크 내에 밀폐된 공간으로 인하여 이산화탄소의 체내 축적, 흡입 산소농도 감소, 호흡 사강의 증가 등을 초래할 수 있다고 알려져 있다. 위와 같은 이유로 폐기능이 매우 감소되어 있거나 평소 호흡곤란이 심한 호흡기 질환자에게는 N95 마스크나 이와 효능이 비슷한 KF94, KF99 마스크의 사용을 일반화하여 권고하는 것은 어려우나, 미세먼지 농도가 높은 상태에서 폐기능 저하가 심하지 않거나 호흡곤란 지수가 높지 않은(MMRC 2 이하) COPD 환자들에서는 여과기능을 갖춘 마스크(국내 시판되는 황사 마스크 및 방역 마스크)들이 미세먼지의 체내 유입을 막아 미세먼지로 인한 인체 유해성을 예방할 수 있을 것으로 생각된다.

 

결론


 고농도 미세먼지 환경(미세먼지 주의보 ‘나쁨’ 이상)에서 COPD 환자의 급성악화로 인한 입원 및 사망률이 증가하는 것이 여러 연구를 통해 증명되어 있고, 미세먼지 중 PM10보다는 PM2.5 농도가 COPD 급성악화와 더욱 관련성이 높은 것으로 나타났으며, 특히 미세먼지가 고농도일 때 60세 이상의 고령 흡연자의 급성악화 발생 빈도가 높은 것으로 보고된다. 따라서 고농도 미세먼지 환경에서 취약한 COPD 환자들은 급성악화로의 진행을 예방하기 위해 평상시 규칙적인 치료제의 사용이 필요하고 급성악화 증세가 있을 시에는 적극적으로 의료 기관을 방문하여 조기에 치료를 받도록 하고 가급적 빨리 금연할 것을 권고하며 미세먼지 주의보가 있을 때는 실외 활동을 최소한으로 줄인다. 부득이한 외출 시에는 미세먼지 노출을 최소화하기 위한 마스크 착용을 권고한다. 단, 폐기능이 매우 감소되어 있거나 평소 호흡곤란 지수가 높은 COPD 환자에서는 N95, KF94와 같은 마스크는 부작용을 보일 수 있어 착용을 제한할 수 있다.
 아울러 미세먼지에 의한 건강 문제가 폐질환 이외에도 여러 가지 질환으로 동반되어 나타날 수 있어 국가적 차원의 미세먼지 발생원에 대한 관리 및 의료에 대한 정책적 고려가 절실하게 필요하고 환자들에 대한 적절한 관리가 종합적으로 이루어지는 것이 COPD 환자에서 급성악화에 의한 입원율과 사망률을 감소시키는 데 중요한 요인이 된다고 생각된다.

 


References
1. Air pollution including WHO's 1999 guidelines for air pollution control. Geneva: World Health Organization, 2000.
2. Xu Q, Li X, Wang S, Wang C, Huang F, Gao Q, et al. Fine particulate air pollution and hospital emergency room visits for respiratory disease in urban areas in Beijing, China, in 2013. PLoS One. 2016;11:e0153099.
3. Li J, Sun S, Tang R, Qiu H, Huang Q, Mason TG, et al. Major air pollutants and risk of COPD exacerbations: a systematic review and meta-analysis. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2016;11:3079-91.
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