Prophylactic Effect of Oral Magnesium on Noise Induced Hearing Loss

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경구 마그네슘의 소음성 난청 예방 효과

임정구¹ㆍ이혜숙²ㆍ김규상³

국군 함평병원¹, 공군 항공우주의료원², 서울의료원³

Prophylactic Effect of Oral Magnesium on Noise Induced Hearing Loss

Jeongku Lim, M.D., M.S.¹, Hyesuk Lee, R.N.², Gyusang Kim, M.D., Ph.D.³

1The Armed Forces Ham-Pyeong Hospital, Hampyeong, ²Aerospace Medical Center, ROKAF, Cheongju,

3Seoul Medical Center, Seoul, Korea

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Purpose: Some studies reported that the intake of magnesium reduced the audiometric threshold shift caused by noise. We started this study to see if oral intake of magnesium is effective in preventing noise induced hearing loss. Methods: Among 165 pilots who visited Korea Air Force Aerospace Medical Center for regular medical check-ups, 82 were scheduled to take 200mg/d magnesium, while 83 were to take 1,000mg/d vitamin C for a year and their audiometric threshold shifts values were measured and compared before and after the test medications. Pilots who have history of head trauma, tinnitus, and other medications were excluded. Results: Among the group having taken magnesium, 48 out of 82 successfully completed this study and were 33.2±4.5 years old on average. Among vitamin C group, 34 out of 83 successfully completed the study and were 34.3±4.2 years old. Magnesium group showed substantial decrease in audiometric threshold on each frequency level. Particularly, they showed a statistically significant decrease on 4 kHz on the right ear and on 3 kHz on the left ear. Vitamin C group showed no major changes in audiometric threshold in a year. Conclusions: Hearing loss is difficult to cure and prevention is more important. This study showed that the intake of magnesium statistically decreased the audiometric threshold shift at the frequency of 3 and 4 kHz.

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Key words: Noise-induced hearing loss, Magnesium, Vitamin C

접수: 2014년 10월 15일, 심사완료일: 2014년 12월 10일 교신저자: 임정구

우 525-873 전남 함평군 월야면 월야리 월야 우체국 사서함 1호

국군 함평병원

Tel: 061-390-5653, Fax: 061-324-1763 E-mail: [email protected]

I. 서 론

소음성 난청은 산업장과 군의 심각한 직업성 질환 중의 하나이다[1]. 소음 환경에서 일하는 다수의 작업자가 소음 성 난청을 앓고 있으며 공군 조종사도 지속적으로 항공기 소음에 노출되고 있다. Wu와 Ding의 보고에 의하면 전투기 조종석 내의 소음이 110 dB에 달하였다[2]. 중국 전투기 J-6, J-7, 그리고 J-8의 조종석내 소음이 지상에서 각각 109.4±

1.7 dB, 109.1±0.5 dB, 그리고 110.0±2.0 dB 이었다. 대한민국 공군 조종사들의 난청 유병률은 2011년 임 등에 의하면 6.7% 였다[3]. 소음은 난청 외에도 청취 방해, 수면 방해, 심 장 및 순환기계, 내분기계, 신경계 및 소화기계, 그리고 심 리적 영향 등 다양한 영향을 준다. 한번 손상된 청력은 치료 가 어렵고 다시 회복되지 않아 예방이 최선의 방법이다.

Saunders는 소음으로 인한 청력손실의 기전을 첫째, 신경 세포에 대한 소음의 직접적 영향인 기계적 손상(mechanical injury), 둘째, 소음으로 인한 신경세포의 대사이상으로 인한 대사성 손상(metabolic injury), 셋째, 신경세포의 혈액순환의 손상(vascular injury) 등 세가지로 구분하였다[4]. 청력의 손 실 기전 중 체내 전해질 대사의 변화와 관련된 논문들이 다수 발표되었는데 그 중 마그네슘과 관련된 보고들도 있 었다. 마그네슘과 청력의 관계는 최초로 동물실험에서 언 급되었다[5,6]. 소음성 난청의 심한 정도는 혈액, 외림프 (perilymph), 내림프(endolymph)와 뇌척수액의 마그네슘 수치

Fig. 1. The time table of the study.

와 음의 상관 관계를 보였다. 1994년에는 마그네슘 복용이 인간의 영구적 청력 소실을 감소시킴이 보고되었다[1]. 400 명의 군인을 대상으로 2개월간의 훈련 중 마그네슘과 위약 을 복용케 하였고 이들은 훈련중 최고 164 dB의 소음에 노 출되었다. 2개월 뒤 마그네슘 복용 그룹에서 위약 복용 그룹 에 비하여 영구적 기도 청력역치 변화가 현저하게 작았다.

마그네슘은 세포막의 투과성, 신경근 흥분성, 그리고 에 너지 생성과 소비를 조절하는 필수 요소이다[7]. 그리고 인 체의 가장 중요한 요소 중의 하나이며 약 300개의 효소를 활성하 시킨다[8]. 여러 연구에서 마그네슘 복용이 난청의 예방에 도움이 된다고 보고되었으나 실제로 난청 예방에 마그네슘을 활용하지 않고 있다. 저자는 대한민국 공군조 종사에서 마그네슘이 소음성 난청의 예방에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 이번 연구를 진행하였다.

II. 연구방법 1. 대상

연구 기간은 2011년 8월 8일부터 2013년 2월 15일까지 진 행되었다. 이 기간 동안 정기 신체검사를 받기 위해 항공우 주의료원을 방문한 대한민국 공군조종사 중 이전의 신체검 사에서 합격한 자를 대상으로 하였다. 조종사는 2년에 한번 항공우주의료원에 자신의 생일 90일 이전부터 생일 사이에 신체검사를 하도록 되어있다. 노인성 난청의 영향을 줄이 기 위해 1966년 이후 출생한 조종사로 대상을 제한하였다.

실험기간 중 지속적으로 소음에 노출되는 조종사만을 대상 으로 하였다. 즉, 대상자는 비행단에 근무하면서 항공기의 소음에 노출되고 정기적으로 비행하는 자로 제한하였다.

각 비행단의 소음 수준을 별도로 측정하지는 않았다. 두부 외상의 병력이 있거나 현재 약물 복용자, 그리고 이명이 있 는 조종사는 연구에서 제외하였다. 고마그네슘혈증의 위험 을 고려하여 신장 기능이 저하되어있는 조종사는 연구에서 제외하였다. 또한 현재 이비인후과 질환을 앓고 있는 조종 사도 연구에서 제외하였다. 조종사의 기종은 전투기, 수송 기, 헬기 등 다양하였으며 2011년 8월 8일부터 2012년 2월

3일까지 총 165명의 조종사가 연구참여를 희망하여 등록 후 연구를 시작하였다. 82명이 실험군으로 마그네슘을 복 용하였고, 대조군은 83명으로 비타민 C를 복용하였다. 실험 군과 대조군의 설정은 무작위로 하였으며 기도 청력역치를 검사하는 청각사도 조종사가 무엇을 복용하는지 검사 전 알지 못하도록 하였다. 실험에 참여한 모든 조종사에게는 동의서를 받았으며 공군 항공우주의료원의 윤리위원회의 승인을 득한 후 연구를 시작하였다.

2. 약물

실험군이 복용한 마그네슘은 Natural Organics^Ⓡ 회사 제품 으로 200 mg 정제(tablet) 형태다. 성분은 활성(active) 형태 magnesium oxide 332 mg, 비활성(inactive) 형태의 microcry- stalline cellulose 500 mg, stearic acid 420 mg, magnesium stearate 200 mg, shellac 3 mg, 그리고 silicon dioxide 15 mg 이다. 마그 네슘은 1일 1정 복용 하였고 대조군이 복용한 비타민 C는 1,000 mg 용량으로 실험군과 동일하게 하루 1회 복용하였 다. 1년간의 복용을 위해 조종사 피로 회복 및 상기도 감염 예방에 도움이 될 수 있는 비타민 C를 복용하기로 하였다.

실험에 참여한 대상자에게 기도 청력 역치 검사 후 1년 동 안 복용할 약물을 제공하였다. 약물 복용 후 발생할 수 있는 부작용에 대하여 설명하였으며 복용 중 이러한 부작용 의 심 증상이 발생시 비행군의관(flight surgeon)과 연구자에게 보고하도록 교육하였다.

3. 절차

공군 항공우주의료원에 정기신검을 위해 방문한 조종사 중 연구에 참여하기를 희망하는 165명에게 실험군은 1년간 경구 마그네슘을 200 mg/day로 대조군은 비타민 C를 1,000 mg/day로 복용하도록 하였다(Fig 1). 비행 안전을 위하여 조 종사는 금요일 오후에 비행 종료 후 첫 복용을 시작하고 주말에 특별한 부작용의 여부를 연구자에게 유선으로 보고 하도록 하였다. 이상이 없는 조종사는 복용을 지속하면서 비행을 재개하였다. 연구기간 중 언제라도 부작용으로 생 각되는 증상 발현시 연구자에게 유선으로 연락하도록 교육

Fig. 2. Mean Audiometric Threshold Shifts before and after magnesim intake.

Right Left

KHz 0.5 1 2 3 4 6 8 0.5 1 2 3 4 6 8

Before 10.3 10.1 10.2 11.6 14.1 17.6 16.2 10.6 10.3 10.5 12.6 16.6 19.1 19.7

After 10.0 10.0 10.2 11.3 13.1 16.7 17.5 10.4 10.5 10.3 11.9 15.5 19.5 18.4

P value 0.182 0.322 1.000 0.261 0.048 0.211 0.074 0.322 0.159 0.159 0.018 0.086 0.812 0.224 Table 1. Mean audiometric thresholds before and after magnesim intake

하였다. 모든 신체검사 대상자는 신체검사 전 3일간 비행을 하지 않도록 하고 있으며 청각검사는 청각사가 청력계 (audiometer)로 기도 청력역치를 검사하였다. 기도 청력역치 검사 주파수는 0.5 kHz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 6 kHz, 그리고 8 kHz 이었다. 기도 청력역치는 약물 복용전 그리고 약물을 1년간 복용 후 검사하여 각 주파수별 변화를 비교하 였다. 기도 청력역치는 Interacoustics^Ⓡ사의 Clinical Audiometer AC40을 이용하였으며 장비는 매년 정도검사를 하여 정확 도를 유지하였다.

4. 통계처리

각 주파수별 기도 청력역치를 paired t-test를 이용하여 실험 군의 실험 전후 역치와 대조군의 실험 전후 역치를 비교하 였다. P<0.05 이하인 경우에 통계적으로 유의하다고 판단 하였다.

III. 결 과

실험군은 82명 중 48명이 연구를 마쳤고 평균 연령은 33.2±4.5 (세)이었다. 실험군은 모두 남성 조종사로 전투기 (38, 60%), 헬기(5, 10%), 그리고 기타(5, 10%)로 구성되었다.

대조군은 83명중 34명이 연구를 마쳤으며 평균 연령은 34.3±4.2 (세)였다. 대조군 역시 모두 남성 조종사로 전투기 (27, 80%), 헬기(3, 9%), 그리고 기타(4, 11%)로 두 구룹간에 성별 및 기종 차이는 없었다. 탈락자 83명은 연구 시작 1년 뒤 항공우주의료원 방문을 하지않아 청력 검사를 시행하지 못했다. 연구 진행 중 마그네슘 복용 1명의 조종사에서 복 용 2주 후 일시적으로 현기증이 관찰되었으나 곧 소실되어 마그네슘 복용은 중단하지 않았다. 이 외의 부작용이라고 판단할 만한 기타 특이 증상은 관찰되지 않았다.

Fig. 2은 마그네슘 복용군의 우측 및 좌측 기도 청력역치 검사 소견이다. 우측의 3 kHz, 4 kHz, 그리고 6 kHz에서 복 용전에 비하여 복용후 기도 청력역치가 감소하였다. 특히 4 kHz에서는 통계적으로 유의하게 감소(P=0.048)하였다 (Table 1). 8 kHz에서는 오히려 복용 후 기도 청력역치가 상 승하였으나 통계적 유의성은 없었다. 좌측귀에서도 3 kHz 그리고 4 kHz에서 기도 청력역치가 감소하였고, 3 kHz에서 는 통계적으로 유의하였다(P=0.018). 4 kHz에서는(P=0.086) 통계적으로 유의하지는 않았다.

비타민 C 복용군의 기도 청력역치는 Fig. 3에 표시하였다.

우측 귀의 경우 대부분 복용전과 복용후 유사한 결과를 보 였는데 4 kHz에서 다소 증가하고 8 kHz에서 다소 감소하였 으나 통계적 유의성은 없었다. 좌측귀의 경우에도 전체적 으로 큰 변화가 없었고 6 kHz에서 감소하였으나 통계적 유

Right Left

KHz 0.5 1 2 3 4 6 8 0.5 1 2 3 4 6 8

Before 10.0 10.1 10.4 10.6 13.5 17.4 16.3 10.6 10.3 11.2 10.6 13.8 17.8 13.7

After 10.0 10.0 10.3 10.4 14.3 17.4 15.7 10.6 10.2 11.2 11.2 14.4 16.2 15.0

P value - 0.325 0.325 0.325 0.577 1.000 0.458 1.000 0.325 1.000 0.160 0.325 0.147 0.163 Table 2. Mean audiometric threshold before and after Vitamine C Intake

Fig. 3. Mean Audiometric Threshold Shifts before and after Vitamine C Intake.

의성은 없었다. 전반적으로 비타민 C 복용군의 기도 청력역 치는 1년 뒤 큰 변화가 없었다(Table 2).

IV. 고 찰

마그네슘 200 mg/일 1년 복용군은 비타민 C 1,000 mg/일 복용군에 비하여 기도 청력역치가 감소하였다. 특히 우측 귀의 4 kHz (P=0.048), 좌측 귀의 3 kHz (P=0.018)에서 통계 적으로 유의하게 기도 청력역치가 감소하였다. 우측 귀의 8 kHz에서는 기도 청력역치가 상승하였고 좌측 귀의 8 kHz 에서는 감소하였지만 통계적 유의성은 없었다. 이에 반하 여 비타민 C 복용군에서 1년 전과 후의 기도 청력역치는 양측 귀에서 모두 거의 변화가 없었다.

마그네슘이 어떠한 기전으로 기도 청력역치를 낮추는지 정확하게 알려져 있지 않다. Thorne 등은 소음에 노출된 돼 지를 대상으로 달팽이관으로 가는 혈류가 70% 가량 감소함 을 관찰하였다[9]. 여러 논문에서 마그네슘의 효과는 소음 에 의한 이러한 혈관 수축을 감소시킨 결과라 보고한바 있 다[10-13]. 마그네슘의 작용 기전을 규명하기 위해서는 인 간을 대상으로 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다. 이러 한 보고에도 마그네슘 사용보다 귀마개, 귀덮개 등이 소음 을 차단하는 효과적 방법이라 믿고있다. 귀마개로 감소 시

킬 수 있는 소음은 주파수별 5∼40 dB 이며 귀덮개는 2∼45 dB, 귀마개와 귀덮개를 동시에 사용하는 경우 10∼60 dB 정 도를 감소 시킬 수 있다[14].

이번 연구에서 마그네슘 복용 후 기도 청력역치는 우측 귀의 4 kHz, 좌측 귀의 3 kHz에서 유의하게 감소하였다. 인 체를 대상으로 진행된 이전의 후향적 연구에서 3, 4, 5 kHz 에서 혈청 마그네슘과 기도 청력역치가 음의 상관관계를 보였다고 보고하였다[8]. 국내의 연구에서도 혈청 마그네슘 의 감소는 주로 고주파수인 4 kHz에서의 청력저하와 관련 이 있는 것으로 보고 하였다[15]. Attias 등은 개인 청격 보호 구 등을 사용할 수 없는 경우에 마그네슘의 복용이 매우 경제적이고 효과적인 난청 예방책의 대안이 될것이라고 보 고하였다[16]. 이러한 연구들을 바탕으로 대화영역의 주파 수에서 기도 청력역치의 감소를 기대할 수 있어 마그네슘 의 복용은 소음성 난청 환자에게 매우 효과적인 대안이 될 것으로 기대한다.

일반적으로 전도성 청력소실은 청력이 모든 주파수에서 감소되나 신경성 청력소실은 1∼2 kHz 이상에서 그리고 주 파수가 증가할수록 청력소실이 더 크게 나타난다. 또한 소 음에 의한 신경성 청력 소실은 2∼6 kHz 특히, 4 kHz에서 청력 소실이 먼저 나타나기 시작되며 더 진행되면 그 외의 주파수에서도 청력 소실이 나타난다[14]. 따라서 마그네슘 복용은 중요한 3∼4 kHz 영역의 청력소실 예방에 도움이

Redistribution Acute acidosis Excessive intake Oral

Antacids Cathartics

Swallowing salt water Rectal

Purgation Parenteral Urethral irrigation Renal failure

Chronic renal failure Acute renal failure Rhabdomyolysis Others

Lithium therapy

Familial hypocalciuric hypercalcemia Hypothyroidism

Addison’s disease Milk alkali syndrome Depression

Table 3. Causes of hypermagnesemia [17]

될 것이다.

마그네슘의 일일 권장량은 4.5 mg/kg이고 정상 성인의 하 루 평균 마그네슘 섭취는 약 295 mg 이다[17]. 마그네슘은 시금치, 브로콜리, 곡물, 견과, 바나나, 그리고 콩류에 풍부 하다. 섭취된 마그네슘은 주로 공장과 회장에서 섭취되며 인체내 마그네슘의 67%는 뼈 등 경화 조직(hard tissue)에 31%는 세포내, 그리고 대략 2% 정도만이 혈청에 존재한다.

정맥 영양 공급을 하는 환자에게는 마그네슘 부족을 예방 하여 98.4∼196.8 mg일 복용시켜 주어야 한다. 그리고 이전 의 연구에서 300명을 대상으로 하루 167 mg의 마그네슘 2 개월 복용으로 영구적 기도 청력역치 변화가 대조군에 비 하여 현저하게 감소함을 보고한바 있다[1]. 300명은 모두 남성 군인으로 연령은 17.7에서 18.5세 였다. 이러한 연구를 바탕으로 마그네슘 복용 용량은 1일 200 mg으로 1년간 복 용하기로 하였다. 향후 부작용이 발생하지 않는 범위내에 서 용량을 변화시키는 추가 연구가 필요하겠다.

마그네슘을 장기간 복용하는 경우 드물게 고마그네슘혈 증이 올수 있다. 그러나 신장 기능이 정상인 경우 고마그네 슘혈증의 발생은 매우 드문데 이는 정상 신장이 6,150 mg의 마그네슘을 일중 분비 할 수 있기때문이다[17]. 고마그네슘 혈증을 일으키는 주요 원인은 Table 3에 열거 하였다[17].

만약 마그네슘 복용중 고마그네슘혈증 의심되는 증상(저혈 압, 서맥 혹은 건반사의 감소) 등이 나타나면 복용을 중지하 고 반드시 의사와 상담해야 한다[17].

이 연구는 기도 청력역치만 측정하였으나 향후에는 audi- tory brainstem response (ABR)와 같은 객관적 검사를 포함하 여 환자의 주관적 영향을 최소화 시켜야 할 것이다. 추가로 어음 청취역치 검사(Speech Reception Threshold Test, SRT)와 어음 명료도 검사(Speech Discrimination Test, SDT)를 한다면 기도 청력역치 검사의 신뢰도를 더 확보할 수 있을 것이다.

이 연구의 제한점으로 마그네슘의 혈청내 농도와 기도 청 력역치 변화의 관계를 알아볼 수 없었다. 1년간 많은 대상 자가 다양한 이유로 탈락하면서 각 기종별 연령별 혹은 비 행시간별 차이를 관찰하지 못했다. 과거력을 통해 이질환 자를 제외하였으나 향후 추가연구에서는 이비인후과 정밀 검사가 진행되어야 할 것이다.

청력 저하는 개인적인 감수성이 중요한 영향 요소이다.

1995년 Dixon의 발표에 의하면 심혈관계질환 위험요인, 흡 연, 혈액 점도, 홍채의 색소 침착 정도, 외이도의 형태, 혈액 백혈구의 수, 여성의 생리주기, 음주습관, 전해질 및 비타민 의 부족 그리고 정신적인 요인 등이 개인적인 감수성에 해 당한다고 하였다[18]. 이번 연구에서 개인별 식습관에 따른 마그네슘의 섭취량을 조사하지 않은 점은 향후 연구에서 개선해야 할 점이며 위에 열거한 여러 변수 등의 영향을 최소화 할 수 있도록 연구를 디자인해야 하겠다.

소음 발생을 줄이거나 소음원과 충분한 거리를 유지하기 가 어려울 때는 귀마개, 귀덮개, 헬멧 같은 개인 청력보호구 를 착용하여야 한다. 개인 청력 보호구를 올바르게 착용하 면 효과적으로 소음을 줄일 수 있기 때문이다[14]. 현재 항 공우주의료원에서는 청력 보호를 위해 조종사에게 귀마개 를 지급하고 있다.

V. 결 론

저자는 소음에 노출되는 인간에서 마그네슘이 청력 보호 에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 연구를 진행하였다.

하루 마그네슘 200 mg을 1년간 복용하여 전반적으로 기도 청력 역치를 감소시켰으며, 주로 3, 4 kHz 주파수 영역에서 특히 통계적으로 유의하였다. 실험에 참여한 대상자중 설 사, 어지러움증, 이명 등을 포함하여 심각한 부작용을 보인 사례는 관찰되지 않았다. 이번 연구는 조종사를 대상으로 청력 보호를 위해 마그네슘을 복용시켜 효과를 보인 첫번 째 연구이며 1년간 관찰하였다는 점이 큰 의의가 있다.

소음성 난청의 가장 기본적 예방법은 귀마개, 귀덮개 등 을 착용하는 기계적 차폐이다. 그러나 이의 효과는 제한적 이며 청력손실은 회복이 매우 어렵다. 조종사를 포함하여 소음에 노출되는 작업자에게 장기간 마그네슘을 복용시킨 다면 3, 4 kHz영역에서의 난청 진행을 예방 할 수 있을 것으 로 기대한다. 향후 난청 예방을 위한 마그네슘 적정 용량

연구가 필요하고 1년 이상 장기간 복용에 따른 효과 및 부 작용에 대해서도 추가 연구가 필요하다고 생각된다.

감사의 글

이 연구는 국군 의무사령부 연구비 지원에 의하여 수행 되었습니다.

　참고문헌

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