The Relationship between Iron and Heavy Metal Concentrations in Blood among Students at a Middle School in Incheon

(1)

책임저자：김순기, 인천시 중구 신흥동 3가 7-206, 인하대학교병원 소아과, 400-103 Tel: 032-890-2843, 3518, Fax: 032-890-2844, E-mail: [email protected] 본 논문은 식품의약품안전청의 용역연구 개발사업(2004)의 연구결과임.

중금속 농도 사이의 상관관계

인하대학교 의과대학 소아과학교실, ¹산업의학교실, ²국립독성연구원

심혜선 김환철¹ 박희라² 김미혜² 권기성² 권영세 임종한¹ 김순기

The Relationship between Iron and Heavy Metal Concentrations in Blood among Students at a Middle School in Incheon

Hae Sun Shim, M.D., Hwan Cheol Kim, M.D.

¹

, Hee Ra Park, M.D.

²

, Mee Hye Kim, M.D.

²

, Ki-Sung Kwun, M.D.

²

, Young Se Kwon, M.D., Jong Han Leem, M.D.

¹

and Soon Ki Kim, M.D.

Departments of Pediatrics and

¹

Occupational and Environmental Medicine, Inha University College of Medicine, Incheon,

²

National Institute of Toxicological Research Food & Drug Exposure Assessment Division

Purpose: The purpose of this study was aimed to assess the serum iron status and the heavy metals, and to describe the relationship between body mass index (BMI) and heavy metal concentration. Methods: Hematologic examination of heavy metals including lead, zinc, cad- mium, copper as well as iron status was done for 300 apparently healthy male, female students at a Middle school in Incheon aged 13 to 14 years. Iron deficiency was defined as serum ferritin

＜10μg/dL. Iron deficiency anemia was defined as anemia with serum ferritin ＜10μg/dL and/or transferrin saturation ＜16%. Results: 1. The whole heavy metal concentrations were within the safety level. Low serum iron tends to lead to a rise in blood concentration of heavy metals, including lead. 2. In the male overweight group, copper and lead increased more than the male non-overweight group. In the female overweight group, copper increased more than the female non-overweight group. In the total overweight group, copper increased more than the non-overweight group. Conclusion: Like lead and copper, some serum heavy metals have a negative correlation with iron. Thus, an effort to minimize exposure to heavy metals is needed, while making sure that those who require an increased amount of iron, such as children and adolescents, are not depleted of their iron supplies. (Clin Pediatr Hematol Oncol 2007;14:43∼

52)

Key Words: Lead, Iron, Heavy metal concentration, Overweight, Body mass index

임상소아혈액종양

제 14 권 제 1 호 2007 43

(2)

서 론

인구증가와 급속한 도시화, 산업화로 오늘날의 세계는 편리함과 더불어 눈부신 발전을 이루었다.

그러나 이런 활발한 산업 활동과 교통, 인구의 증 가로 인한 도시화 현상은 다양한 형태로 생활환 경을 오염시키는데 그중, 중금속은 분해되지 않고 생태계에 잔류하면서 대기, 물, 음식물 등의 여러 형태로 체내에 흡수되어 건강을 위협하고 있다.

중금속이란 생물체 내에 흡수되어 미량으로도 강 한 독성을 나타내는 원소 중 비중이 4.0 이상인 것

^1,2)

을 말하는데, 소량으로도 인체에 치명적인 영 향을 미친다

³⁾

.

대표적인 중금속으로는 납, 카드뮴, 수은 등이 있는데 그중, 흔한 독성 중금속인 납은 우리 주변 환경에 널리 분포하고 있어 식물, 토양, 대기, 음 료 등에서 쉽게 발견할 수 있고 음식물이나 식수 또는 공기를 통해 체내에 흡수된다. 납은 인체에 전혀 불필요한 금속으로 체내에서 검출된 자체가 환경적 오염이나 직업적 노출에 의해 발생한 것 이다.

납과 같이 인체에 유해하고 불필요한 금속이 있는가 하면 철과 같이 생체의 물질대사에 필수 적인 금속도 있는데

¹⁾

이들 필수 금속과 독성금속 간에는 체내로의 흡수, 이동, 독성, 조직 내 축적 등에 있어 상호작용(metal-metal interaction)이 있 는 것으로 알려져 있다

⁴⁾

. 실제로 Gunshin 등

⁵⁾

의 연 구에서 철 이동 단백질인 divalent metal transporter 1 (DMT1)은 철뿐만 아니라 아연, 망간과 같은 필 수 금속 및 납과 같은 유해금속도 통과시키는 것 으로 보고하였으며, Ryu 등

⁶⁾

의 동물 실험에서는 체내 철 결핍 시 혈중 납의 농도가 높은 것이 관 찰되었다.

소아, 청소년의 경우 그들의 급속한 성장속도와 생리학적 필요성으로 인하여 체내의 철분 결핍에 취약할 수 있다

^7,8)

. 또한 어린이들은 어른과 달리 자기몸무게의 3∼4배에 이르는 양을 먹고, 마시 고, 숨쉬기 때문에

⁹⁾

납, 수은과 같은 독성 물질에

특히 위험하다.

중금속이 여러 산업 공정이나 소비되는 과정에 서 대기 및 수질을 오염시키며, 농축되어 농작물 이나 어패류 등에 이동되고, 최종적으로는 인간에 게 농축되어 질병을 일으킬 수 있으므로

¹⁰⁾

, 우리 몸에 중금속이 흡수되는 여러 경로 중 먹이 사슬 을 통한 농축도 중요한 경로 중 하나이다

¹¹⁾

. 중금 속 오염과 밀접한 연관이 있는 먹이 사슬은 식생 활과도 관련성이 높으며 비만한 집단일수록 음식 의 종류와 식사량이 많고, 먹이사슬을 통해 상대 적으로 다량의 중금속이 몸에 축적될 수 있다.

이에 공업지역인 인천지역의 중학생을 대상으 로 소아, 청소년에서 중요한 철분과 혈중 중금속 함량, 중금속과 철분의 상관관계뿐만 아니라 비만 과 중금속과의 상관관계에 관하여 알아보고자 하 였다.

대상 및 방법

1) 연구대상

인천시내의 주거 밀집지역에 위치한 어느 남녀 공학 중학교 1∼2학년 300명을 대상으로 전혈을 채취하여 납을 포함한 카드뮴, 아연, 구리와 같은 중금속의 농도와 혈청 내 철분 영양 상태에 대한 검사를 포함하였다.

2) 연구방법

혈액은 오전에 정맥천자로 하였고 채혈 즉시 약 2 mL 혈액을 헤파린 튜브(tube)에 넣어 혈색소 (hemoglobin, Hb), 적혈구용적(hematocrit), 평균적 혈구용적(mean corpuscular volume, MCV), 평균적 혈구혈색소량(mean corpuscular hemoglobin, MCH) 을 자동혈액분석기로 분석하였다. 이 검사 후 응 고되지 않은 전혈은 납 및 카드뮴 분석을 위해 냉 장보관하였다. 한편, 혈청을 분리한 다음, 혈청 철, 총 철결합능(total iron binding capacity, TIBC) 및 페리틴(ferritin)을 측정하였다.

혈중 납, 카드뮴, 철, 구리, 아연 등 중금속 및

무기질을 정량하기 위하여 헤파린 처리된 유리관

(3)

(vacutainer glass tube)을 이용하여 채혈하였으며, 일부는 원심분리하며 혈청을 분리하였다. 시료는 분석 전 -70

^o

C에서 냉동보관하였으며 전혈은 납, 카드뮴 분석에 사용하였고 혈청은 철, 구리, 아연 분석에 사용하였다.

본 연구에서 빈혈은 Dallman 등

¹²⁾

이 제시한 기 준치에 준하여 12∼14세 남학생의 경우 혈색소가 12.5 g/dL 미만, 여학생은 12.0 g/dL 미만일 경우 로 정의하였으며, 철 결핍(iron deficiency, ID)은 페리틴이 10 ng/mL 미만인 경우로 정의하였다.

철 결핍성 빈혈(iron deficiency anemia, IDA)은 혈 색소가 최저 기준치 이하이면서 1) 페리틴 10 ng/

mL 미만, 또는 2) 트랜스페린 포화도 16% 미만인 경우로 정의한 후 대상자들을 혈색소와 철분 영 양 상태에 따라 철분 결핍군(ID+IDA)과 정상군 으로 나누고 이들 그룹들에서 중금속 함량의 차 이에 관하여 알아보았다. 한편으로는, 체내의 철 분함량과 납 함량 사이에 어떠한 상관관계가 있 는지에 대하여서도 알아보았다.

체질량 지수(body mass index, BMI)가 85 백분 위수 이상을 과체중군으로 정의하였고 BMI=체중 (kg)/ [신장(m)]

²

를 이용하여 구하였다

¹³⁾

.

모든 분석은 SPSS 12.0 프로그램을 사용하여 구하였다. 평균값은 평균±표준편차로 표기하고, 정규성 검정은 Shapiro-Wilk test를 사용하였으며, 정규분포를 그리는 경우는 모수분석(Independent Sample T-Test), 그렇지 않은 경우는 비모수분석 (Mann-Whitney U Test)을 이용하였다. 체내 철 함 량과 혈중 납 농도 사이의 상관관계는 Pearson correlation coefficiency를 이용하였고, 연구 집단 전체 혈중 납 수준 중위수를 기준으로 이분하여 종속변수로 하고 나이, 성별을 보정한 로지스틱 회귀분석을 실시하여 체내 철 수준과 혈중 납 수준 의 관련성을 확인하였다. 모든 통계결과의 유의성 은 P-value 0.05 미만일 때 유의하다고 판정하였다.

결 과

1) 각 군의 신체 특성 비교

총 300명의 대상자들은 남학생이 146명, 여학생

이 154명으로 남학생의 평균 키와 몸무게는 각각 159.7±8.2 cm, 53.9±11.9 kg, 여학생은 156.1±5.4 cm, 49.5±8.8 kg였다(Table 1).

2) 중금속 및 체내 철의 평균 혈중 농도

Table 2에 보이는 것처럼 납과 아연의 혈중 함 량은 남학생이 여학생보다 유의하게 높았고, 특히 납의 경우 남학생의 평균 농도가 3.46±1.56μg/dL 로 여학생의 3.05±1.46μg/dL보다 높았다.

아연은 남학생 105.89±51.47μg/dL, 여학생 92.57±

42.76μg/dL로 남학생이 유의하게 높았고 체내 정 상치인 64∼188μg/dL 범위 내에 속하였다.

카드뮴의 농도는 남학생 0.06±0.03μg/dL, 여학 생 0.07±0.03μg/dL로 여학생에서 약간 높게 나타 났지만 통계적으로 유의하지 않았고, 모두 혈중 카드뮴의 기준치(0.5μg/dL) 이내에 있었다.

구리의 농도는 남학생이 98.28±20.19μg/dL로 여학생의 99.05±18.85μg/dL보다 높았지만 유의 하지는 않았다.

Table 2. Mean Concentrations of Heavy Metals and Iron in Whole Blood and Serum (Unit: μg/

dL)

Metals Male (n=146) Female (n=154) P-value

Lead^† 3.46±1.56* 3.05±1.46 0.028 Cadmium^† 0.06±0.03 0.07±0.03 0.715 Zinc^† 105.89±51.47* 92.57±42.76 0.003 Copper^‡ 98.28±20.19 99.05±18.85 0.734 Fe^† 98.16±33.24 93.00±35.13 0.246

*Significantly different between two groups (P＜0.05);

†Independent sample T-test;

‡Mann-Whitney U test

Table 1. Physical Characteristics of Subjects Male (n=146) Female (n=154)

Age (year) 14.32±0.47 14.35±0.48 Height (cm) 159.70±8.20 156.10±5.40 Weight (kg) 53.90±11.90 49.50±8.80

(4)

철은 남학생에서 98.16±33.24μg/dL, 여학생에 서 93.20±35.13μg/dL로 남학생이 다소 높은 철분 함량을 보였으나 두 군 간에 유의한 차이는 없었다.

3) 인체 내 철 함량과 혈중 중금속 농도와의 관계

(1) 철분 결핍상태와 중금속 함량: 전체 학생 중 철분 결핍군은 전체의 9.7% (29/300)였다. 철분 결 핍군이 그렇지 않은 군에 비하여 혈중 납과 카드 뮴의 농도가 상대적으로 다소 높게 나타나기는 하 였으나 통계적으로 유의하지는 않았다(Table 3).

남학생 중에서 철분 결핍군은 3.4% (5/146)였다.

남학생에서 철분 결핍군은 그렇지 않은 군에 비 하여 혈중 납의 농도가 상대적으로 다소 높게 나 타나기는 하였으나 유의성은 없었다(Table 4).

여학생 중에는 철분 결핍군이 15.6% (24/154) 였 다. 역시 철분 결핍군이 그렇지 않은 군에 비하여 혈중 납과 카드뮴의 농도가 상대적으로 다소 높게 나타나기는 하였지만 유의하지는 않았다(Table 5).

(2) 혈중 철 함량과 중금속 농도와의 상관관계:

철과 여러 중금속 간의 상관관계 연구에서는 남 녀 모두에서 혈중 철이 납, 구리, 카드뮴, 아연의 중금속과 음의 상관관계를 가지고 있었고, 특히 구리와 납의 경우는 통계적으로 유의하였다(Table 6, 7, 12).

(3) 체내 철 수준과 혈중 납 수준에 대한 로지 스틱 회귀분석: 연구 집단 전체 혈중 납 수준 중 위수를 기준으로 3.25μg/dL 이하인 군과 초과한 군으로 이분하여 종속변수로 하고 나이, 성별을 보정한 로지스틱 회귀분석을 실시하여 체내 철 수준과 혈중 납 수준의 관련성을 확인하였다. 조 사대상 전체의 체내 철 수준을 4분위수를 이용하 여 네 집단으로 나누고 각 집단별 혈중 납 수준이 3.25μg/dL 초과인 집단에 속할 비차비를 구했을 때 체내 철 수준이 가장 높은 군(121μg/dL 초과) 에 비해 95∼120μg/dL인 집단은 1.74의 비차비 (95% Confidence interval=0.89∼3.42), 73∼94μg/

dL인 집단은 2.49 (95% C.I.=1.27∼4.86), 그리고 72μg/dL 이하인 집단은 2.33 (95% C.I.=1.20∼

4.54)의 비차비를 보여 체내 철 수준이 낮아질수 록 혈중 납 수준이 높은 군에 속할 비차비가 증가 하는 경향을 보였다(Table 8).

Table 3. The Differences of Heavy Metals Concentra- tions between Non-iron Deficiency Group and Iron Deficiency Group (Unit:μg/dL)

Non-iron Iron

Metals deficiency deficiency P-value group (n=271) group (n=29)

Lead 3.20±1.46 3.65±2.03 0.306

Cadmium 0.06±0.03 0.07±0.04 0.776 Zinc 100.27±48.56 87.64±36.02 0.368 Copper 99.02±19.77 95.44±16.51 0.624 Mann-Whitney U test

Table 4. The Differences of Heavy Metals Concentra- tions between Non-iron Deficiency Group and Iron Deficiency Group in Males (Unit: μg/

dL)

Non-iron Iron

Lead 3.41±1.49 4.90±2.93 0.23

Table 5. Heavy Metal Concentrations between Non-iron Deficiency Group and Iron Deficiency Group in Females (Unit:μg/dL)

Non-iron Iron

Lead 2.98±1.40 3.39±1.77 0.27

(5)

4) BMI에 따른 중금속 함량의 차이

전체 300명의 학생 중, 과체중군은 56명(18.7%) 이었고 그렇지 않은 군은 244명(81.3%)이었다. 과 체중군이 그렇지 않은 군에 비하여 납, 아연, 구 리의 함량이 다소 높게 나타났으나 납, 아연의 경 우에는 통계적 유의성이 없었고 구리의 경우에는, 과체중군에서 혈중 구리의 함량이 유의하게 높았

다(Table 9).

남학생의 경우에서는 과체중군이 32명(21.9%) 이었다. 과체중 남학생 군에서 납과 구리가 각각 4.05±1.95μg/dL, 109.31±12.22μg/dL로 그렇지 않 은 군의 3.30±1.41μg/dL, 95.19±18.53μg/dL보다 유의하게 높았다(Table 10).

Table 6. The Correlation of Iron and Heavy Metal Concentrations in Males

Iron Lead Cadimium Zinc Copper

Iron 1 -0.201* -0.029 -0.079 -0.325^†

Lead -0.201* 1 -0.036 0.282^† 0.075

Cadmium -0.029 -0.036 1 -0.119 -0.009

Zinc -0.079 0.282^† -0.119 1 0.101

Copper -0.325^† 0.075 -0.009 0.101 1

*Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed);

†Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed)

Table 7. The Correlation of Iron and Heavy Metal Concentrations in Females

Iron Lead Cadimium Zinc Copper

Iron 1 -0.213^† -0.087 -0.074 -0.041^†

Lead -0.213^† 1 -0.112 0.189* 0.155

Cadmium -0.087 -0.112 1 -0.023 -0.147

Zinc -0.074 0.189* -0.023 1 0.101

Copper -0.041^† 0.155 -0.147 0.101 1

†Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed)

Table 8. Odds Ratios of Serum Iron for Blood Lead by Logistic Regression

Adjusted OR* 95% CI

Serum iron ＞121 1.00

(μg/dL) 95∼120 1.74 0.89∼3.42

73∼94 2.49 1.27∼4.86

≤72 2.33 1.20∼4.54

*blood lead ＞3.26 vs ≤3.25μg/dL adjusted for age, sex

Table 9. The Differences of Heavy Metal Concentra- tions between Non-overweight Group and Overweight Group (Unit:μg/dL)

Overweight Non-overweight

Metals group (n=244) group P-value (n=56)

Lead 3.20±1.46 3.46±1.79 0.52

Cadmium 0.06±0.03 0.06±0.02 0.89 Zinc 97.60±46.10 105.38±53.58 0.43 Copper 96.50±18.63* 108.14±20.43 0.00

*Significantly different between two groups (P＜0.05);

Mann-Whitney U test

(6)

여학생의 경우 과체중 여학생군의 구리가 106.58±

18.11μg/dL로 그렇지 않은 군의 97.66±18.72μg/

dL보다 유의하게 높았다(Table 11).

BMI와 중금속 농도 간의 상관관계분석에서는 BMI와 구리 농도 간에 양의 상관관계, 납과 아연 의 농도 간에도 양의 상관관계가 유의하게 나왔 다(P＜0.01)(Table 12).

고 찰

여러 중금속 중 납은 우리의 일상생활과 밀접 한 관계에 있는 금속으로 페인트, 안료, 염료, 농 약, 축전지, 자동차 배기가스 등을 통해 환경에 배출되고 이로 인하여 공기, 토양, 물, 농작물 등 에도 미량 함유되어 있어 노출의 기회는 직업적

및 비직업적으로 빈번하다

¹²⁾

. 납의 독성영향은 조 혈계, 신경계, 신장계, 소화기계, 기타의 영향으로 구분할 수 있는데 납 중독 시 발생하는 조혈계 이 상은 heme의 합성이 방해를 받아서 생기는 혈색 소 합성 이상과 적혈구의 수명단축이 결합되어서 나타난다

¹⁴⁾

.

Pirkle 등

¹⁵⁾

은 미국 National Health and Nutrition Examination Surveys (NHANES) 조사에서 1976∼

1980년 6∼8세 소아의 경우 평균 혈중 납 농도가 13.9μg/dL, 1982∼1984년 멕시코계 6∼19세의 평 균 납 농도가 8.0μg/dL, 1988∼1991년의 연구에서 는 6∼11세 소아의 평균 납 농도가 2.5 μg/dL로 감소한 것을 관찰하였다. 우리나라 소아에서의 납 중독도 드물지 않게 보고되었다

^16,17)

. 이영호 등

¹⁸⁾

은 입원 환자들에서 평균 27.8μg/ dL이었음을, 김

Table 10. The Difference of Heavy Metal Concentra-

tions between Non-overweight Group and Overweight Group in Males (Unit: dL)

Lead^† 3.30±1.41 4.05±1.95* 0.02 Cadmium^‡ 0.06±0.03 0.06±0.02 0.59 Zinc^‡ 101.86±47.80 120.23±61.56 0.12 Copper^† 95.19±18.53 109.31±12.22* 0.00

*Significantly different from the normal (P＜0.05);

Table 12. The Correlation of BMI, Iron, and Heavy Metal Concentrations

BMI Iron Lead Cadmium Zinc Copper

BMI 1 -0.058 0.091 0 0.047 0.287*

Iron -0.058 1 -0.194* -0.064 -0.065 -0.181*

Lead 0.091 -0.194* 1 -0.081 0.254* 0.111

Cadmium 0 -0.064 -0.081 1 -0.075 -0.081

Zinc 0.047 -0.065 0.254* -0.075 1 0.097

Copper 0.287* -0.181* 0.111 -0.081 0.097 1

Pearson correlation test

Table 11. The Difference of Heavy Metal Concentrations between Non-overweight Group and Over- weight Group in Females (Unit:μg/dL)

Lead^† 3.11±1.50 2.69±1.23 0.20

Cadmium^‡ 0.07±0.03 0.07±0.02 0.33 Zinc^‡ 93.86±44.41 85.57±32.27 0.38 Copper^† 97.66±18.72 106.58±18.11* 0.03

*Significantly different from the normal (P＜0.05);

(7)

재욱 등

¹⁹⁾

은 대구지역 초등학생에서 6.0μg/dL임 을 보고하였다. 또, 박승규 등

²⁰⁾

은 공업 지역인 울 산지역 초등학교 6학년 연구에서 평균 혈중 납 농도가 6μg/dL임을 보고하였다. 본 연구에서는 혈중 평균 납 농도가 남학생에서 3.46μg/dL, 여학 생에서 3.05μg/dL로 남학생들에서 납의 농도가 더 높았으나 이는 기존 연구들보다 낮은 수치이 고 WHO의 국제 기준치인 20μg/dL에 훨씬 못 미 치며, 미국 질병 관리센터(Centers for Disease Control, CDC)의 어린이에 대한 권고치인 10μg/

dL보다도 낮은 수치이다.

카드뮴은 일본에서 Itai-Itai병

^21,22)

의 원인 물질로 밝혀지면서 이에 대한 관심이 증가하기 시작하였 는데 전기 도금이나 안료, 페인트나 플라스틱의 첨가제, 각종 금속과 합금, PVC의 안정제 등의 원 료로 사용되며 출생 시에는 인체에 거의 존재하 지 않는 유해 원소로 알려져 있다

²³⁾

. 성장에 따라 체내에는 소화기와 호흡기를 통해 흡수되는데 호 흡기보다는 식수나 식품을 통하여 더욱 많이 섭 취되는 것으로 알려져 있다

²⁴⁾

. 본 연구에서 혈청 카드뮴의 평균 농도는 남학생은 0.06μg/dL, 여학 생이 0.07μg/dL로 여학생에서 다소 높게 나타났 지만 유의하지 않았고 혈중 카드뮴의 허용 기준 치인 0.5μg/dL 이내에 있었다.

구리는 우리 몸에서 촉매 역할을 하며 헤모글 로빈 합성, 골격 형성 및 신경계 내에 수소에 대 하여 필수 인자로 작용한다

²⁵⁾

. 10∼14세는 혈중 구리가 80∼120μg/dL로 유지되도록 어느 정도 섭 취해야 한다는 점에서 납이나 카드뮴과는 의미가 매우 다르다. 전선, 놋쇠, 수도배관, 도금공장 등 을 통해 배출된 구리가 과량 섭취될 경우 뇌, 신 장, 간 등에 축적될 뿐만 아니라 용혈성 빈혈도 일으킬 수 있어 심각한 독성을 나타낸다. 본 연구 에서 남학생의 구리의 평균 농도는 98.28μg/dL, 여학생은 99.05μg/dL로 인체 허용치인 64∼160 μg/dL 범위 내에 있었다.

작업장과 같이 과량의 납에 노출되는 상황에서 는 과량의 납이 인체 내 조혈과정에 영향을 미쳐 heme 합성에 방해를 하거나 적혈구의 생명을 단

축시켜 결과적으로 빈혈을 야기한다. 김정만 등

²⁶⁾

및 이병국 등

^23,27)

의 납 작업장 연구에서는 혈중 납의 농도가 높을수록 혈색소가 유의하게 낮게 나타났다.

그러나 과량의 납에 노출되지 않는 일반 인구 집단의 경우 오히려, IDA 같은 철분 결핍은 납 흡 수가 증가하도록 작용하게 되고, 철분과 납은 음 의 상관관계를 이루는 것이 여러 동물실험

⁶⁾

과 실 험실 연구에서

⁵⁾

보고되고 있다. 철(Iron)은 생체 내 물질대사에 필수적인 금속이온(essential metal) 으로 십이지장에서 주로 흡수되며, 장 상피세포는 혈중 transferrin-bound Fe의 수준을 인지하여 인체 의 철 함량이 부족한 경우 장 내에서 철의 흡수를 증가시킨다

²⁸⁾

. 이처럼 철 부족 시 소장에서 장 상 피세포의 DMT1과 metal transporter protein 1 (MTP1)의 발현이 증가되고, 이들을 통해 철이 장 관 내에서 장관 상피세포 내로, 장관 상피세포에 서 혈중으로 이동하여 체내로 흡수된다

⁶⁾

. 이때 철 이동 단백질인 DMT1은 철뿐만 아니라 아연과 같 은 필수 금속과 납, 카드뮴 등의 유해 금속도 통 과시키므로 체내 철 결핍 시 납과 같은 중금속의 농도가 증가되게 된다

²⁸⁾

.

혈중 철 함량과 중금속 농도와의 상관관계를 알아본 이번 연구에서도 철이 납, 구리, 카드뮴, 아연의 중금속과 음의 상관관계를 가지고 있었고, 특히 구리와 납의 경우는 유의하였으며 이는 기 존의 연구 결과들과 일치하였다.

오늘날 환경보건에 관한 각국의 인식이 높아지 면서 많은 나라에서 유연 휘발유에서 무연 휘발 유로 전환하거나 페인트, 전지 등의 일상생활에서 쓰이는 많은 것들에서 납과 같은 중금속의 사용 을 줄이려고 노력한 결과 납 농도를 비롯한 일부 중금속의 혈중농도는 과거에 비하여 많이 감소한 상태이다. 그러나 체내에서 일부 중금속이 철분함 량과 음의 상관관계에 있으므로 급성장기인 소아 나 청소년처럼 철분 요구량이 많거나 체내 철분 결핍이 되었을 때, 같은 양의 중금속에 노출이 된 다 하더라도 체내 흡수량은 더욱 많을 수 있다.

따라서 일상생활 속에서 납을 포함한 중금속에

(8)

대한 노출을 최소한으로 하기 위한 노력을 기울 여야 한다. 특히, 소아와 청소년처럼 체내 철분필 요량이 많은 이들은 체내철분이 결핍되지 않도록 해야 한다.

납을 비롯한 대부분의 중금속은 체내에 주로 소화기나 호흡기를 통해 흡수되는데, 소아에서는 소화기를 통한 납의 흡수 비율이 성인에 비하여 훨씬 높다

^9,19,29)

. Kurono

³⁰⁾

는 정상인의 1일 납 섭취 량이 음식에서 160μg/dL, 공기에서 2 μ/dL가량이 라고 하였다. 카드뮴의 경우에도 정상인의 1일 카 드뮴 섭취량에 대하여 호흡기보다는 소화기를 통 한 섭취가 높은 비중을 차지하고 있다

²⁴⁾

.

환경오염으로 우리 몸에 중금속이 흡수되는 많 은 경로 중 먹이 사슬

¹¹⁾

을 통해 인체 내에 중금속 이 농축되는 것도 그 중 하나이다. 예를 들면, 공 장이나 광산으로부터 중금속 폐수가 배출되고, 중 금속 농약제가 사용되며, 자동차에서 매연이나 분 진의 형태로 중금속이 배출되어 하천, 토양, 인근 연안 지역이 오염되고, 그로 인하여 그 지역의 농 산물이나 해산물 등에 중금속의 농축이 가중될

수 있다

^1,31)

. 실제로 하동윤 등

¹¹⁾

은 중금속류가 토

양에 유입 시 분해되지 않고 오랜기간 잔류하며 동, 식물에 독성을 나타내고 생태계의 먹이사슬을 통하여 인간에게 중대한 위해를 가할 수도 있다 고 보고하였다.

중금속 오염과 밀접한 연관이 있는 먹이 사슬 은 식생활과도 관련성이 높다. 비만이거나 과체중 인 집단일수록 음식의 종류와 식사량이 많고, 먹 이사슬을 통해 다량의 중금속이 몸에 축적될 수 있다. 본 연구에서는 직접적인 식이섭취 양상을 조사할 수 없었던 관계로 간접적인 과체중의 지 표로서 BMI를 이용하였다. 이번 연구에서는 과체 중군 에서 그렇지 않은 군에 비하여 납, 아연, 구 리의 함량이 높게 나타나는 경향이 있었고, 특히 구리의 경우 유의하였다. 남학생 과체중군은 납과 구리가, 여학생 과체중군은 구리가, 그렇지 않은 군보다 유의하게 높았다. 또한 BMI와 중금속 농 도 각각의 상관관계 분석에서는 BMI와 구리 농 도 간에 양의 상관계가 관찰되었다. 이로서 구리

와 같은 일부 중금속은, BMI가 높을수록 이들의 혈중 농도가 높아짐을 관찰할 수 있었다. 과체중 에 관련된 요인으로서 식사량, 식사의 종류뿐만 아니라 선호하는 음식의 성향, 유전, 생활양식, 운 동 등 많은 요인이 있는데, 이번 연구에서는 이러 한 연관인자에 대한 조사가 포함되지 않았고 단 지 BMI와 중금속과의 상관성만을 연구하였다는 제한점이 있다. 앞으로의 연구에서는 BMI뿐만 아 니라 식습관, 생활양식 등 과체중에 영향을 줄 수 있는 요인에 대한 통제도 필요할 것으로 사료된 다.

요 약

목적: 인천지역의 중학생을 대상으로 소아, 청 소년에서 중요한 혈중 철분과 중금속 함량에 관 하여 알아보고, 이들의 상관관계에 대해서도 알아 보았다. 또한, 체질량 지수(body mass index, BMI) 와 혈중 중금속 농도의 상관관계에 관해서도 알 아보았다.

방법: 인천시내 주거 밀집지역에 위치한 남녀공 학 중학교 1∼2년생 300명을 대상으로 정맥천자 를 시행하였다. 빈혈은 남학생의 경우 혈색소가 12.5 g/dL 미만, 여학생 12.0 g/dL 미만일 경우로 정의하였으며, 철 결핍은 페리틴이 10 ng/mL 미 만, 철분 결핍성 빈혈은 혈색소가 최저 기준치 이 하이면서 1) 페리틴 10 ng/mL 미만, 또는 2) 트랜 스페린 포화도 16% 미만인 경우로 정의하였다.

또한, BMI를 측정하여 85 백분위수 이상을 과체 중군으로 정의하였다.

결과: 1. 납, 카드뮴, 구리, 아연과 같은 중금속

의 혈중 농도는 모두 기준치 이하거나 혈중 정상

범위 내에 속해 있었고 남녀 모두 체내 철이 적을

수록 중금속의 혈중 농도가 올라가는 경향을 보

였으며 특히 납과 구리는 철과 유의한 음의 상관

관계를 나타내었다. 2. 남학생 과체중 그룹은 납

과 구리가, 여학생 과체중 그룹과 전체 과제중 그

룹은 구리가 그렇지 않은 그룹에 비하여 유의하

게 높게 나타났다.

(9)

결론: 납과 구리와 같이 일부의 혈중 중금속은 철과 음의 상관관계에 있으므로 소아나 청소년처 럼 철분 요구량이 많은 상황이거나 체내 철분 결 핍이 되었을 때 같은 양의 중금속에 노출이 된다 하더라도 체내 흡수량은 더욱 많을 수 있다. 따라 서 일상생활 속에서 중금속에 대한 노출을 최소 한으로 하기 위한 노력을 기울임과 동시에 특히, 소아, 청소년처럼 체내 철분필요량이 많은 이들은 체내철분이 결핍되지 않도록 해야 할 것이다. 과 체중과 중금속간의 상관관계를 규명하기 위해서 는 과체중과 연관 있는 여러 인자들의 통제된 연 구가 필요할 것으로 사료된다.

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