T his s tudy w as carried out to investigate relationship betw een plasma δ- aminolevulinic acid (ALAP) and lead exposure indices in exposure to lead. T he subjects w ere 218 male w orkers in 2 s torage battery companies and 2 secondary smelting companies . Blood lead(PbB), blood zinc- protopor- phyrin(ZPP), urinary δ- aminolevulinic acid (ALAU), hemoglobin(Hb), and hematocrit(Hct) w ere mea- s ured as lead exposure indices.
T he results w ere as follow s,
1. T he means of blood lead and blood ZPP concentration of s ubjects w ere 27.2±14.0㎍/ ㎗ and 55.1±47.6㎍/ ㎗, res pectively. T he means of plas ma δ- ALA and urinary δ- ALA concentration w ere 18.9±25.1㎍/㎗ and 2.1±
4.6㎎/ ℓ, res pectively.
2. T he concentration of ALAP w as 11.2㎍/ ℓ for below 20㎍/ ㎗ PbB, 12.8㎍/ ℓ for from 21- 40
㎍/㎗ PbB, and 51.2㎍/ℓ for over 40㎍/㎗
PbB, respectively.
3. ALAP w as significantly correlated w ith ALAU(r=0.829, p< 0.01), ZPP(r=0.724, p< 0.01) and PbB(r=0.552, p< 0.01).
Key Words ：Plas ma δ- aminolevulinic acid, Lead expos ure indices, High performance liquid chromatograph
한국산업위생학회지 제 10 권 제 2 호 K o r e a n I n d . H y g . A s s o c . J V ol. 10, N o. 2. N o v ., 2000
연 노출 근로자들의 혈장 δ- a m in o le vu lin ic a c id 량과 연 노출 지표들과의 관련성
순천향대학교 산업의학연구소
김진호‡ 안규동 이성수 황규윤 김용배 이병국
- A bs t rac t -
T he Relations hips betw een P las ma δ- aminolevulinic acid Concentration and Lead Expos ure Indices in Lead Workers
Jin- Ho Kim‡Kyu- Dong Ahn Sung- Soo Lee Kyu- Yoon Hwang Yong- Bae Kim Hyung- Kook Lee Industrial M e dicine, S oonchunhyang U niv ers ity
접수일：1999년 9월 30일, 채택일：2000년 11월 10일
‡ 교신저자 : 충남 천안시 봉명도 23- 20 순천향대학교 산업의학연구소 T el) 041- 570- 2486, E- m ail) adkong@s ch.ac.kr
Ⅰ. 서 론
연은 기원전부터 사용되어져 왔으며, 인체에 대한 영향도 가장 먼저 알려진 금속으로 연은 금속 및 그 화합물 자체가 가공의 편리성과 변성이 적다는 특성 때문에 산업장에서 가장 많이 사용되고 있다. 우리나 라에서 1960년대 후반 연중독이 처음 발견된 후 진단 을 위한 간편한 방법과 연노출과 관련된 생물학적 지 표를 찾고자 하는 노력이 계속되어지고 있다. 1987년 도 업종별 보건관리대행 제도가 노동부 고시에 의해 제도화되어, 현재 연과 수은을 사용하는 사업장에 대 한 보건관리가 이루어지고 있으며(이병국, 1992), 지 금까지 연노출과 관련성이 높은 것으로 밝혀진 혈중 연(PbB), 혈중 Zinc- protoporphyrin(ZPP), 요중 δ - aminolevulinic acid(δ- ALA) 등의 연 노출지표들 이 연 작업장 근로자들에 대한 보건관리시 중요 검사 항목으로 사용되어지고 있다.
연 노출지표중 한가지 항목인 δ- ALA는 heme 생 성과정 중 glycine과 active succinate에 δ- ALA s ynthetase(δ- ALA 합성효소)가 작동하여 생합성되 는 중간대사산물로 δ- aminolevulinic acid dehydratas e(δ- ALAD)가 연에 의한 활성저해로 인 하여 혈액 및 소변내 δ- ALA농도가 증가한다 (Neuberger와 Scott, 1953).
요중 δ- ALA 분석방법은 1956년에 Mauzerall와 Granick 에 의해 소개되었으며, 분석방법이 더 간편 하게 개선된 흡광광도법(T omokuni와 Ogata, 1972) 이 널리 사용되고 있다. 그러나 이 분석방법은 소변 내에 aminoacetone 등의 방해물질로 인하여 흡광광 도법으로 측정시 요중 δ- ALA농도가 과대평가되는 것으로 밝혀져(原田 章 등, 1991; 안규동 등, 1994), 이러한 단점을 보완할 수 있는 고성능액체크로마토 그래피(HPLC)를 이용한 분석방법(T omokuni 등, 1992a)이 개발되어 요중 δ- ALA농도 분석시 이용되 고 있다. 요중 δ- ALA농도는 조기 신기능 손상의 우 수한 지표(Endo 등, 1990)로 알려져 있는 요중 N- acetyl- β- D- glucosaminidas e
(NAG)가 여러 연노출 지표들중에서 요중 δ - ALA농도와 유의한 관련이 있는 것으로 보고(이병 국 등, 1999) 되는 등 연작업자에 대한 연노출 지표로 적극적으로 활용되고 있다.
혈액중 δ- ALA농도는 분석방법 및 회수율의 차 이는 있으나, 정상인의 혈중 δ- ALA농도가 5.3±1.4
㎍/ℓ(Morita 등, 1993), 8.6±1.3㎍/ℓ(Morita 등, 1994)로 보고된 바 있으며, 정상인의 혈청 및 혈장의 δ- ALA농도는 8.2±4.7㎍/ℓ(T omokuni 등, 1992b) 로 요중 δ- ALA농도보다 낮은 농도를 나타내고 있 어 분석에 어려움이 있어 요중 δ- ALA와 같이 적극 적으로 활용되지 못하고 있다.
최근의 연구에서는, 요중 δ- ALA보다는 혈장 또는 혈청 δ- ALA가 연폭로와 관련된 생물학적 지표로 우수하다고 제안하고 있으며 (Hannan 등, 1989;
Hos oda 등, 1989; T omokuni 등, 1993a; T omokuni 등 1993b; Morita 등, 1993; Morita 1994), δ- aminolevulinic acid는 신경계의 γ- aminobutylic acid(GABA)와 유사한 영향이 있어 신경전달물질의 분비 및 합성을 저해하는 독성(Brennan 등, 1979)이 있는 것으로 알려지는 등 연노출 근로자에 대한 혈장 δ- ALA 농도의 분석에 대한 필요성이 대두되고 있다.
따라서 본 연구는 연노출 근로자들의 혈장 δ - ALA농도를 형광검출기를 장착한 HPLC 분석방법 을 이용하여 정량하고, 혈중 연, 혈중 ZPP, 요중 δ - ALA등의 다른 연 노출지표들과의 관련성을 알아 보고자 하였다.
Ⅱ. 연구대상 및 방법
1 . 연구대상
다량의 연을 사용하는 각 2개의 축전지 제조 및 폐 전지 제련공장에서 납을 취급하는 공정의 남성 근로 자 218명을 대상으로 하였다. 연구대상자에 대한 일 반적인 특성은 표 1과 같다.
2 . 자료의 처리 및 분석
자료의 분석은 SAS(6.12 PC version)을 이용하여 기술통계량과 상관분석을 실시하였다.
3 . 분석방법
(1) 혈장 δ- aminolevlinic acid (ALA- P)
혈액 채취는 작업종료시에 실시, 항응고제
(K3- EDT A)가 들어있는 Vaccutainer에 채혈한 후 3000 rpm에서 5분간 원심분리하여 분리한 혈장을 dry ice에 보관하여 실험실로 운반하여 냉동 보관하 였다. 냉동된 혈장을 상온에서 녹여 잘 흔들어 섞은 후 혈장 50㎕와 acetylacetone 용액(acetylacetone- ethanol- w ater 15:10:75 v/ v/ v) 1.75㎖와 10% for- maldehyde s olution 225㎕를 10㎖ 시험관에 넣고 vortex mixer로 3초간 교반 시킨 후 100℃의 항온수 조에서 10분간 pyrrole화시킨다. pyrrole화시킨 시료 를 충분히 냉각한 후 PVDF syringe filter(0.45㎛, 13mm, Gelman)에 통과시킨 용액 120㎕를 6시간이내
에 High performance liquid chromatograph(HPLC, LC- 10AD, Shimadzu, Japan)로 측정하였다 (T omokuni 등, 1992b). 유도체화한 ALA의 머무름시 간은 4.7분이며 검출한계는 3㎍/ℓ이다. HPLC 분석 조건은 표 2와 같다.
(2) 요중 δ- aminolevulinic acid (ALA- U) 작업 종료시 근로자의 일시뇨를 채취하여 냉동 저 장하였다가 분석시 상온에서 해동하여, 굴절계로 요 비중을 측정하였다. 3.5㎖의 acetylacetone용액(ace- tylaceton- ethanol- w ater 15:10:75 v/ v/ v)을 10㎖ 시 험관에 넣고 소변 0.05㎖와 10% formalin 용액 0.45
㎖를 가한 다음 약 3초간 vortex mixer에서 진탕한 후 100℃의 항온수조에서 10분간 pyrrole화한다.
pyrrole화한 시료를 충분히 냉각시킨 후 PVDF s yringe filter(0.45um, 13mm, Gelman)에 통과시킨 용액 20㎕를 HPLC(LC- 10AD, Shimadzu, Japan)로 측정하였다(T omokuni 등, 1992a). 분석한 측정치는 요비중 1.024로 보정하였다.
(3) 혈중 연(PbB)
혈액 채취는 작업종료시에 실시, 항응고제(K3- 불꽃 T able 1. General characteris tics of study s ubjects .
Mean±SD Min. Max.
Age (year)
Work duration (year)
36.3±8.7 8.0±4.7
22.0 1.5
74.0 29.2
T able 2. Analytical condition of HPLC Column
Pump Detector
Autos ampler Flow rate Oven temperature Mobile phas e
Sim- pack CLC- ODS, 150×6.0mm LC- 10AD
Rf- 10A s pectrofluorometer
(excitation 370nm , emission 460nm) SIL- 10A Auto injector
1.0 ㎖/ min 40 ℃
methanol / acetic acid / dilution w ater (78 : 8 : 14 v/ v/ v, pH 3.4)
EDT A)가 들어있는 진공튜브에 채혈한 후 Ice box에 넣어 실험실로 운반, 혈액을 1% T X- 100으로 희석하 여 표준액 첨가법에 의해 흑연로 장치가 부착된 비
원자흡광광도계(AAS; Hitachi Z- 8100, Zeeman, Japan)를 사용하여 분석하였다(Fernandez, 1975).
분석조건은 표 3과 같다.
T able 3. Analytical condition of AAS w ith graphite furnace
Lamp current Wavelength Curette Sample volume Measurement mode Ins trument mode Calculation
T emperature program
7.5 m A 283.3 nm T ube type
15 ㎕ ST D addition Absorbance Peak height
No. Stage T emp.(℃) T ime(s e) Carrier gas (㎖/ min) 1
2 3 4 5
Dry Dry As h Atom Clean
60 - 90 90 - 120 550 - 550 2000 - 2000 2400 - 2400
30 20 20 10 4
200 200 200 30 200
(4) 혈중 Zinc- protoporphyrin(ZPP)
채혈즉시 슬라이드 위에 전혈 20- 50㎕정도 떨어뜨 린 후 Hematofluorometer (AVIV 206D, USA)를 사 용하여 여기파장 415nm, 형광파장 596nm에서 측정 하였다(Blumberg 등, 1977; Lamola 등, 1975).
(5) 혈색소(Hemoglobin), 혈구용적치(Hematocrit) 자동혈구계산기(Coulter counter A.T series, USA)를 사용하여 측정하였다.
Ⅲ. 연구결과
4개 연 사업장에 근무하는 연작업자 218명의 혈중 연량(PbB), 혈중 ZPP(ZPP), 혈장 δ- ALA(ALAP),
요중 δ- ALA(ALAU), 혈색소량(Hb), 혈구용적치 (Hct)의 평균과 표준편차는 표 4와 같다.
연구대상 근로자 전체의 평균 PbB는 27.1±14.0㎍/
㎗(범위: 5.3- 72.9㎍/㎗)이었으며, 평균 ZPP는 55.1±
47.6㎍/ ㎗(범위: 21.0- 319.0㎍/ ㎗)인 것으로 분석되었 고, ALAP는 18.9±25.1㎍/ℓ(범위: 3.8- 180.7㎍/ℓ), ALAU는 2.07±4.6㎎/ ℓ(범위: 0.1- 56.5㎎/ ℓ)인 것으 로 분석되었다.
표 5는 PbB 농도에 따른 ALAP, ALAU, ZPP 농도 를 비교한 것으로 PbB 농도 20㎍/㎗이하에서는 ALAP 농도는 11.2±3.0㎍/ ℓ, PbB 농도 20- 40㎍/ ㎗ 에서는 12.8±11.5㎍/ℓ, PbB 농도 40㎍/㎗이상에서 는 126.3±73.0㎍/ℓ로 PbB 농도가 증가함에 따라 ALAP 농도가 유의하게 증가하는 것으로 나타났다 (P< 0.01). 또한 PbB 농도가 증가함에 따라 ALAU, ZPP 농도도 유의하게 증가하였다(P< 0.01).
T able 4. Mean of lead exposure indices in 218 lead expos ure indices
Variales Mean±SD Minimum Mas imum
Hb(g/ ㎗) Hct(%) PbB(㎍/ ㎗) ZPP(㎍/ ㎗) ALAP(㎍/ ℓ) ALAU(㎎/ ℓ)
14.5± 1.0 42.8± 2.9 27.1±14.0 55.1±47.6 18.9±25.1 2.1± 4.6
11.4 34.0 5.3 21.0 3.8 0.1
16.5 50.0 72.9 319.0 180.7 56.5
Hb : hemoglobin Hct : Hem atocrit PbB : blood lead ZP P : Zinc protoporphyrin ALAP : Plas ma δ- aminolevulinic acid ALAU : Urine δ- aminolevulinic acid
T able 5. T he means of lead expos ure indices by blood lead levels
Variable - 20
(n=115)
blood lead level(㎍/ ㎗) 21- 40
(n=71)
41-40 (n- 32)
T otal (n=218) Hb(g/ ㎗)
HCT (%) ZPP(㎍/ ㎗) ALAP(㎍/ ℓ) ALAU(㎎/ ℓ)
14.5±0.9 42.6±2.7 33.0±7.6 11.2±3.0 1.4±0.6
14.7± 0.9 43.1± 2.6 46.5±22.9 12.8±11.5 1.6± 1.2
14.2± 1.1 42.7± 3.8 126.3±73.0 51.2±45.4 4.1± 5.2
14.5± 0.9 42.8± 2.9 55.1±47.6 18.9±25.2 1.9± 2.5
T able 6. Correlation matrix betw een lead expos ure indices in s ubjects
Hb Hct ZPP PbB ALAP
Hb(g/ ㎗) HCT (%) ZPP(㎍/ ㎗) ALAP(㎍/ ℓ) ALAU(㎎/ ℓ)
-0.889**
- 0.336**
- 0.056 - 0.338**
- 0.325**
- 0.248**
-0.058 - 0.202**
- 0.263**
0,676**
0.724**
0.667**
0.552**
0.404** 0.822**
** : p < - 0.01
표 6은 연구대상 전체근로자들의 ALAP, ALAU, PbB, ZPP, Hb, Hct간의 상관계수를 나타낸 것으로
ALAP와 ALAU와의 상관계수는 0.822로 가장 높은 상관성을 나타냈으며, ALAP와 ZPP와는 0.724.
ZPP, 요중 δ- ALA등의 다른 연노출지표들과의 상 관성이 높은 것으로 나타났다. 따라서 혈장δ- ALA 농도는 연취급 근로자들의 노출지표로 이용될 수 있 으며, 향후 연취급 근로자에 대한 혈장δ- ALA 농도 와 자각증상과의 관련성, 연중독 판정의 타당도 및 적합성 등의 연구도 기대할 수 있을 것이다. 다만 이 러한 연구에 선행하여 정상인들의 혈장δ- ALA 농 도를 확인하는 작업이 필요할 것으로 사료된다.
Ⅴ. 결 론
본 연구는 각각 2개의 축전지 제조업 및 폐전지 제 련공장에 근무하는 생산직 남자근로자 218명을 대상 으로 연노출 지표인 혈중 연량, 혈중 Zinc- protoporphyrin농도, 소변중 δ- aminolevulnic acid농 도를 측정하였고 형광검출기를 이용한 고성능 액체 크로마토그래피 분석법으로 혈장 δ- aminolevulnic acid(ALAP)를 측정하고 다른 연노출지표들과의 관 련성을 알아보고자 시도하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
1. 연구대상 근로자의 혈중연량과 혈중 ZPP농도는 각각 27.2±14.0㎍/㎗와 55.1±47.6㎍/㎗이었으며, 혈장 δ- ALA농도와 요중 δ- ALA농도는 각각 18.9±25.1㎍/ℓ와 2.1±4.6㎎/ℓ로 분석되었다.
2. 혈중연 농도수준에 따른 혈장 δ- ALA 농도는 혈 중연 20㎍/㎗이하에서는 11.2±3.0㎍/ℓ, 혈중연 21- 40㎍/ ㎗에서는 12.8±11.5㎍/ ℓ, 혈중연 40㎍/
㎗이상에서는 51.2±45.4㎍/ℓ로 혈중연 농도가 증 가함에 따라 혈장 δ- ALA 농도가 증가하였다.
3. 혈장 δ- ALA 농도와 요중 δ- ALA 농도와의 상 관계수는 r=0.822 (p〈0.01), 혈장 δ- ALA 농도와 혈중연 농도와의 상관계수는 r=0.552 (p〈0.01), 혈 장δ- ALA농도와 혈중 ZPP와의 상관계수는 r=0.724 (p〈0.01)로 혈장 δ- ALA 농도와 상관성
이 가장 높은 것은 요중 δ- ALA 농도인 것으로 나타났다.
이상의 결과로 볼 때 혈장 δ- ALA 농도는 혈중연, 혈중 ZPP, 요중 δ- ALA 와 같은 연노출 지표들과의 상관성이 높은 것으로 나타났다.
RE FE RE NCE S
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