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만성 납 중독은 성인의 심혈관 질환과 어린이의 인지 장애를 유발하는 중요한 위험 요인이며, 이전에는 안전하다고 여겨졌던 납 농도에서도 해를 끼칠 수 있습니다. 2019년 납 노출로 인해 전 세계적으로 심혈관 질환으로 인한 사망자가 550만 명에 달했으며, 매년 어린이의 IQ가 총 7억 6,500만 포인트 감소했습니다.
납 노출은 납 페인트, 납 가솔린, 일부 수도관, 도자기, 화장품, 향수는 물론 제련, 배터리 생산 및 기타 산업을 포함하여 거의 모든 곳에서 발생하므로 납 중독을 근절하기 위해 인구 수준의 전략이 중요합니다.

납 중독은 고대 질병입니다. 고대 로마의 그리스 의사이자 약리학자였던 디오스코리데스는 다음과 같이 썼습니다.
수십 년 동안 약리학 분야에서 가장 중요한 저서로 꼽히는 약물학(Materia Medica)은 약 2,000년 전 명백한 납 중독 증상을 기술했습니다. 명백한 납 중독 환자는 피로, 두통, 과민성, 심한 복통, 변비를 경험합니다. 혈중 납 농도가 800μg/L를 초과하면 급성 납 중독으로 인해 경련, 뇌병증, 사망에 이를 수 있습니다.
만성 납 중독은 100여 년 전에 죽상동맥경화증과 "납 중독" 통풍의 원인으로 밝혀졌습니다. 부검 결과, 납으로 인한 통풍 환자 107명 중 69명에서 "죽상동맥경화증 변화를 동반한 동맥벽 경화"가 관찰되었습니다. 1912년, 윌리엄 오슬러(William Osler)
오슬러는 "알코올, 납, 통풍은 동맥경화증의 발병 기전에 중요한 역할을 하지만, 정확한 작용 기전은 아직 잘 밝혀지지 않았다"고 기술했습니다. 잇몸 가장자리를 따라 나타나는 미세한 푸른색 황화납 침착물인 납선은 성인의 만성 납 중독을 나타냅니다.
1924년, 뉴저지, 필라델피아, 뉴욕시는 뉴저지의 Standard Oil에서 테트라에틸납을 생산하는 근로자의 80%가 납 중독을 앓고 있고, 그중 일부가 사망한 것으로 밝혀진 후 유연 가솔린 판매를 금지했습니다. 1925년 5월 20일, 미국의 공중보건국장인 휴 커밍은 과학자와 업계 대표들을 소집하여 가솔린에 테트라에틸납을 첨가하는 것이 안전한지 여부를 확인했습니다. 생리학자이자 화학전 전문가인 얀델 헨더슨은 "테트라에틸납을 첨가하면 많은 사람들이 납 중독과 동맥 경화에 서서히 노출될 것"이라고 경고했습니다. Ethyl Corporation의 최고 의료 책임자인 로버트 키호는 정부 기관이 테트라에틸납이 독성이 입증될 때까지 자동차에서 테트라에틸납을 금지해서는 안 된다고 생각합니다. 키호는 "문제는 납이 위험한지 여부가 아니라 특정 농도의 납이 위험한지 여부입니다."라고 말했습니다.
납 채굴은 6,000년 동안 이어져 왔지만, 납 처리는 20세기에 들어 급격히 증가했습니다. 납은 가단성과 내구성이 뛰어난 금속으로, 연료의 과열 방지, 자동차 엔진 노킹 감소, 식수 운반, 식품 캔 납땜, 페인트 광택 유지, 곤충 박멸 등에 사용됩니다. 안타깝게도 이러한 용도로 사용되는 납의 대부분은 사람의 체내로 흡수됩니다. 미국에서 납 중독이 극에 달했을 당시, 매년 여름 수백 명의 어린이가 납 뇌증으로 입원했고, 그중 4분의 1이 사망했습니다.
인간은 현재 자연적 환경 수준보다 훨씬 높은 수준의 납에 노출되어 있습니다. 1960년대에 지구화학자 클레어 패터슨은 납 동위원소를 사용하여 지구의 나이를 45억 년으로 추정했습니다.
패터슨은 채굴, 제련, 그리고 차량 배출가스로 인해 빙하 코어 샘플에서 대기 중 납 농도가 자연적 배경 농도보다 1,000배 높다는 사실을 발견했습니다. 또한 패터슨은 산업화 국가 사람들의 뼈 속 납 농도가 산업화 이전 시대 사람들의 뼈 속 납 농도보다 1,000배 높다는 사실도 발견했습니다.
1970년대 이래로 납 노출은 95% 이상 감소했지만, 현재 세대는 여전히 산업화 이전 시대에 살았던 사람들보다 10~100배 더 많은 납을 가지고 있습니다.
항공 연료 및 탄약, 자동차용 납축전지 등 몇 가지 예외를 제외하고, 미국과 유럽에서는 납이 더 이상 사용되지 않습니다. 많은 의사들은 납 중독 문제가 과거의 일이라고 생각합니다. 그러나 오래된 주택의 납 페인트, 토양에 퇴적된 유연 가솔린, 수도관에서 침출된 납, 그리고 산업 공장과 소각로에서 배출되는 배출물 모두 납 노출의 원인이 됩니다. 많은 국가에서 납은 제련, 배터리 생산, 전자 폐기물에서 배출되며, 페인트, 도자기, 화장품, 향수에서도 흔히 발견됩니다. 연구에 따르면 만성 저농도 납 중독은 이전에는 안전하거나 무해하다고 여겨졌던 농도에서도 성인의 심혈관 질환과 어린이의 인지 장애의 위험 요인이라는 것이 확인되었습니다. 이 글에서는 만성 저농도 납 중독의 영향을 요약합니다.

노출, 흡수 및 내부 부하
경구 섭취와 흡입은 납 노출의 주요 경로입니다. 성장과 발달이 빠른 영유아는 납을 쉽게 흡수할 수 있으며, 철분 결핍이나 칼슘 결핍은 납 흡수를 촉진할 수 있습니다. 칼슘, 철, 아연과 유사한 납은 칼슘 채널과 2가 금속 수송체 1[DMT1]과 같은 금속 수송체를 통해 세포 내로 유입됩니다. 혈색소증을 유발하는 유전자 다형성과 같이 철분이나 칼슘 흡수를 촉진하는 유전자 다형성을 가진 사람들은 납 흡수가 증가합니다.
흡수된 후 성인 체내 잔류 납의 95%는 뼈에 저장되고, 어린이 체내 잔류 납의 70%는 뼈에 저장됩니다. 인체 내 총 납량의 약 1%가 혈액을 통해 순환합니다. 혈액 내 납의 99%는 적혈구에 존재합니다. 전혈 납 농도(새로 흡수된 납과 뼈에서 재유동된 납)는 노출 수준을 측정하는 가장 널리 사용되는 바이오마커입니다. 폐경이나 갑상선 기능 항진증과 같이 뼈 대사를 변화시키는 요인은 뼈에 격리된 납을 방출하여 혈중 납 수치를 급격히 상승시킬 수 있습니다.
1975년, 휘발유에 납이 첨가되던 시절, 팻 배리는 영국인 129명을 대상으로 부검 연구를 실시하여 총 납 농도를 정량화했습니다. 남성의 평균 체내 납 농도는 165mg으로, 종이 클립 무게와 같습니다. 납 중독 남성의 체내 납 농도는 566mg으로, 전체 남성의 평균 체내 납 농도의 세 배에 불과했습니다. 반면 여성의 체내 납 농도는 104mg입니다. 남녀 모두 연조직에서 납 농도가 가장 높은 곳은 대동맥이었고, 남성의 경우 죽상경화반에서 농도가 더 높았습니다.
일부 인구는 일반 인구에 비해 납 중독 위험이 높습니다. 영유아는 구강으로 음식을 섭취하지 않기 때문에 납을 섭취할 위험이 더 높으며, 나이가 많은 어린이와 성인보다 납을 흡수할 가능성이 더 높습니다. 1960년 이전에 지어진 관리가 부실한 주택에 사는 어린아이는 페인트 조각과 납으로 오염된 집먼지를 섭취하여 납 중독 위험이 있습니다. 납으로 오염된 파이프에서 수돗물을 마시거나 공항이나 기타 납으로 오염된 지역 근처에 사는 사람들도 저농도 납 중독 위험이 높습니다. 미국에서는 분리된 지역 사회의 공기 중 납 농도가 통합된 지역 사회보다 훨씬 높습니다. 제련, 배터리 재활용 및 건설 산업 종사자와 총기를 사용하거나 신체에 총알 파편이 있는 사람들도 납 중독 위험이 높습니다.
납은 국민건강영양조사(NHANES)에서 측정된 최초의 독성 화학물질입니다. 유연 휘발유 단계적 폐지 초기에는 혈중 납 수치가 1976년 150μg/L에서 1980년 90μg/L로 급락했습니다.
μg/L은 상징적인 숫자입니다. 잠재적으로 유해하다고 여겨지는 혈중 납 수치는 여러 차례 낮아졌습니다. 2012년 질병통제예방센터(CDC)는 어린이의 혈중 납 안전 수치가 결정되지 않았다고 발표했습니다. CDC는 납 노출을 줄이기 위한 조치를 취해야 함을 나타내는 데 자주 사용되는 어린이의 과도한 혈중 납 수치 기준을 2012년에는 100μg/L에서 50μg/L로, 2021년에는 35μg/L로 낮췄습니다. 과도한 혈중 납 수치 기준의 낮춤은 이 논문에서 혈중 납 수치 측정 단위로 μg/L을 사용하기로 한 결정에 영향을 미쳤습니다. 일반적으로 사용되는 μg/dL은 낮은 수치에서도 납 독성에 대한 광범위한 증거를 반영합니다.

사망, 질병 및 장애
"납은 어디에서나 잠재적으로 독성이 있으며, 납은 어디에나 있습니다." 지미 카터 대통령이 임명한 국가 대기질 위원회 위원인 폴 무샤크와 앤마리 F. 크로세티는 1988년 의회 보고서에 이렇게 썼습니다. 혈액, 치아, 뼈의 납 농도를 측정할 수 있다는 것은 인체에서 흔히 발견되는 수준의 만성 저농도 납 중독과 관련된 다양한 의학적 문제를 보여줍니다. 저농도 납 중독은 조산의 위험 요인일 뿐만 아니라, 인지 장애, 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD), 소아의 혈압 상승, 심박수 변동성 감소의 위험 요인입니다. 성인의 경우, 저농도 납 중독은 만성 신부전, 고혈압, 심혈관 질환의 위험 요인입니다.

성장과 신경 발달
임산부에게 흔히 발견되는 납 농도에서 납 노출은 조산의 위험 요인입니다. 캐나다의 전향적 출생 코호트 연구에서는 산모의 혈중 납 수치가 10μg/L 증가할 때 자연 조산 위험이 70% 증가하는 것으로 나타났습니다. 혈청 비타민 D 수치가 50mmol/L 미만이고 혈중 납 수치가 10μg/L 증가한 임산부의 경우, 자연 조산 위험이 세 배로 증가했습니다.
니들먼(Needleman) 등은 납 중독 임상 징후를 보이는 아동을 대상으로 한 이전 연구에서 납 수치가 높은 아동은 낮은 아동보다 신경심리학적 결함을 보일 가능성이 더 높았으며, 교사로부터 주의 산만, 조직력, 충동성 및 기타 행동 특성과 같은 영역에서 '나쁨' 평가를 받을 가능성이 더 높았다는 사실을 발견했습니다. 10년 후, 상아질 납 수치가 높은 집단의 아동은 납 수치가 낮은 집단의 아동보다 난독증이 발생할 가능성이 5.8배, 중퇴할 가능성이 7.4배 더 높았습니다.
납 수치가 낮은 아동에서 인지 기능 저하와 납 수치 증가의 비율이 더 컸습니다. 7개의 전향적 코호트를 통합 분석한 결과, 혈중 납 수치가 10μg/L에서 300μg/L로 증가하면 아동의 지능지수가 9점 감소했지만, 가장 큰 감소(6점 감소)는 혈중 납 수치가 처음 100μg/L 증가했을 때 발생했습니다. 뼈와 혈장에서 측정된 납 수치와 관련된 인지 기능 저하의 용량-반응 곡선은 유사했습니다.

납 노출은 ADHD와 같은 행동 장애의 위험 요인입니다. 8세에서 15세 아동을 대상으로 한 미국 전국 대표 연구에서, 혈중 납 농도가 13μg/L를 초과하는 아동은 하위 5분위 아동보다 ADHD를 앓을 가능성이 두 배 높았습니다. 이러한 아동의 경우, ADHD 사례 5건 중 약 1건은 납 노출에 기인하는 것으로 추정됩니다.

아동기 납 노출은 품행 장애, 비행, 범죄 행위와 관련된 행동을 포함한 반사회적 행동의 위험 요인입니다. 16개 연구를 메타분석한 결과, 혈중 납 수치 상승은 아동의 품행 장애와 일관되게 연관되어 있었습니다. 두 건의 전향적 코호트 연구에서는 아동기의 혈중 납 수치 또는 상아질 납 수치가 높을수록 청년기 비행 및 체포율 증가와 관련이 있는 것으로 나타났습니다.
어린 시절 납 노출이 높을수록 뇌 용적 감소(아마도 뉴런 크기 감소 및 수상돌기 분지 감소 때문일 수 있음)와 관련이 있었으며, 이러한 감소된 뇌 용적은 성인기까지 지속되었습니다. 노년층을 대상으로 한 한 연구에서는 혈중 또는 뼈 납 농도가 높을수록 인지 기능 저하가 가속화되는 것으로 나타났으며, 특히 APOE4 대립유전자를 보유한 사람들에게서 더욱 그러했습니다. 유아기 납 노출은 후발성 알츠하이머병 발병의 위험 요인일 수 있지만, 그 근거는 불분명합니다.

신병증
납 노출은 만성 신장 질환 발생의 위험 요인입니다. 납의 신독성 효과는 근위 신세뇨관의 핵내 봉입체, 세뇨관 간질 섬유화, 그리고 만성 신부전에서 나타납니다. 1999년부터 2006년까지 NHANES 조사에 참여한 사람들 중 혈중 납 농도가 24μg/L를 초과하는 성인은 혈중 납 농도가 11μg/L 미만인 성인보다 사구체 여과율(<60mL/[분·1.73m²])이 감소할 가능성이 56% 더 높았습니다. 전향적 코호트 연구에서 혈중 납 농도가 33μg/L를 초과하는 사람들은 혈중 납 농도가 낮은 사람들보다 만성 신장 질환 발생 위험이 49% 더 높았습니다.

심혈관 질환
납에 의한 세포 변화는 고혈압과 죽상동맥경화증의 특징입니다. 실험실 연구에서 만성적으로 낮은 수준의 납 노출은 산화 스트레스를 증가시키고, 생리활성 산화질소 수치를 감소시키며, 단백질 키나아제 C를 활성화시켜 혈관 수축을 유도하여 지속적인 고혈압을 유발합니다. 납 노출은 산화질소를 불활성화하고, 과산화수소 생성을 증가시키며, 혈관 내피 세포 재생을 저해하고, 혈관신생을 저해하며, 혈전 생성을 촉진하고, 죽상동맥경화증을 유발합니다(그림 2).
시험관 내 연구에 따르면 납 농도가 0.14~8.2μg/L인 환경에서 72시간 동안 배양된 내피세포는 세포막 손상(주사전자현미경으로 관찰되는 작은 찢어짐이나 천공)을 유발했습니다. 이 연구는 새로 흡수되거나 뼈에서 혈액으로 재유입되는 납이 내피 기능 장애를 유발할 수 있다는 초미세 구조적 증거를 제시하며, 이는 죽상경화성 병변의 자연 경과에서 가장 초기에 감지되는 변화입니다. 평균 혈중 납 농도가 27μg/L이고 심혈관 질환 병력이 없는 성인의 대표 표본에 대한 횡단면 분석에서 혈중 납 농도가 10% 증가했습니다.
μg에서 심각한 관상동맥 석회화(즉, Agatston 점수 >400, 점수 범위 0[0은 석회화 없음을 나타냄], 점수가 높을수록 석회화 범위가 더 큼)에 대한 교차비는 1.24(95% 신뢰 구간 1.01~1.53)였습니다.
납 노출은 심혈관 질환으로 인한 사망의 주요 위험 요인입니다. 1988년과 1994년 사이에 14,000명의 미국 성인이 NHANES 조사에 참여하여 19년 동안 추적 관찰을 받았으며, 그중 4,422명이 사망했습니다. 5명 중 1명이 관상동맥 심장 질환으로 사망합니다. 다른 위험 요인을 조정한 후, 혈중 납 수치를 10번째 백분위수에서 90번째 백분위수로 증가시키면 관상동맥 심장 질환으로 인한 사망 위험이 두 배로 증가하는 것과 관련이 있었습니다. 심혈관 질환 및 관상동맥 심장 질환으로 인한 사망 위험은 납 수치가 50μg/L 미만일 때 급격히 증가하며 명확한 임계값은 없습니다(그림 3B 및 3C). 연구원들은 매년 25만 건의 조기 심혈관 사망이 만성 저농도 납 중독으로 인한 것이라고 생각합니다. 이 중 185,000명이 관상동맥 심장 질환으로 사망했습니다.
납 노출은 지난 세기에 관상동맥 심장 질환으로 인한 사망률이 처음 증가했다가 감소한 이유 중 하나일 수 있습니다. 미국에서 관상동맥 심장 질환 사망률은 20세기 전반에 급격히 증가하여 1968년에 정점을 찍은 후 꾸준히 감소했습니다. 현재 1968년 최고치보다 70% 낮습니다. 유연 휘발유에 대한 납 노출은 관상동맥 심장 질환으로 인한 사망률 감소와 관련이 있었습니다(그림 4). 1988-1994년과 1999-2004년 사이 최대 8년간 추적 조사된 NHANES 조사에 참여한 사람들 중 관상동맥 심장 질환 발생률 총 감소의 25%는 혈중 납 수치 감소 때문이었습니다.

유연 가솔린 단계적 폐지 초기에는 미국에서 고혈압 발생률이 급격히 감소했습니다. 1976년과 1980년 사이에 미국 성인의 32%가 고혈압을 앓았습니다. 1988년에서 1992년 사이에는 이 비율이 20%에 불과했습니다. 일반적인 요인(흡연, 혈압약, 비만, 심지어 비만인의 혈압 측정에 사용되는 커프의 더 큰 크기)은 혈압 강하를 설명하지 못합니다. 그러나 미국의 중간 혈중 납 수치는 1976년 130μg/L에서 1994년 30μg/L로 감소했는데, 이는 납 노출 감소가 혈압 강하의 한 가지 이유임을 시사합니다. 미국 원주민 코호트를 포함한 Strong Heart Family Study에서 혈중 납 수치는 ≥9μg/L 감소했고 수축기 혈압은 평균 7.1mmHg(조정된 값) 감소했습니다.
납 노출이 심혈관 질환에 미치는 영향에 대해서는 아직 많은 의문이 풀리지 않았습니다. 고혈압이나 심혈관 질환을 유발하는 데 필요한 노출 기간은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 뼈에서 측정한 장기 누적 납 노출은 혈액에서 측정한 단기 노출보다 예측력이 더 강력한 것으로 보입니다. 그러나 납 노출을 줄이면 1~2년 내에 혈압과 심혈관 질환으로 인한 사망 위험이 감소하는 것으로 보입니다. NASCAR 경주에서 유연 연료 사용이 금지된 지 1년 후, 경주로 인근 지역 사회는 주변 지역 사회에 비해 관상동맥 심장 질환 사망률이 유의미하게 낮았습니다. 마지막으로, 10μg/L 미만의 납 농도에 노출된 사람들의 장기적인 심혈관 영향을 연구할 필요가 있습니다.
다른 독성 화학 물질 노출 감소 또한 관상동맥 심장 질환 감소에 기여했습니다. 1980년부터 2000년까지 유연 휘발유를 단계적으로 폐지하면서 51개 대도시 지역의 미세먼지가 감소하여 기대 수명이 15% 증가했습니다. 흡연 인구도 감소했습니다. 1970년에는 미국 성인의 약 37%가 흡연을 했지만, 1990년에는 25%에 불과했습니다. 흡연자는 비흡연자보다 혈중 납 수치가 훨씬 높습니다. 대기 오염, 담배 연기, 납이 관상동맥 심장 질환에 미치는 과거와 현재의 영향을 명확히 구분하기는 어렵습니다.
관상동맥 심장 질환은 전 세계적으로 주요 사망 원인입니다. 12건 이상의 연구에서 납 노출이 관상동맥 심장 질환으로 인한 사망의 주요 위험 요인이지만 종종 간과되는 것으로 나타났습니다. Chowdhury 등은 메타분석에서 혈중 납 수치 증가가 관상동맥 심장 질환의 중요한 위험 요인임을 발견했습니다. 8건의 전향적 연구(총 91,779명 참여)에서 혈중 납 농도가 가장 높은 5분위수에 속하는 사람들은 가장 낮은 5분위수에 속하는 사람들보다 비치명적 심근경색, 우회로 수술 또는 관상동맥 심장 질환으로 인한 사망 위험이 85% 더 높았습니다. 2013년 환경보호청(EPA)은
보호국은 납 노출이 관상동맥 심장병의 위험 요인이라고 결론지었습니다. 10년 후, 미국 심장 협회도 이 결론을 지지했습니다.