Ⅰ. 서 론
인류의 건강을 위협하는 심각한 환경문제 중 하나인 대기오염은 주요 환경문제로 인식되고 있다. 미세먼지는 여러 가지 화학물질과 다양한 크기의 미세입자로 각종 유기화합물, 무기화합물 및 중금속 및 생화학적 유해 성 분을 포함하며, 입자의 크기에 따라 미세먼지와 초미세 먼지로 구분된다. 입자의 크기가 10 μm 이하는 미세먼 지, 2.5 μm 이하는 초미세먼지라 분류되며, 이 중 초미 세먼지는 크기가 매우 작아 기관지 점막에서 걸러지지 않고 바로 폐의 폐포 속으로 들어가며, 혈액을 타고 온 몸으로 퍼져 염증 반응을 일으키게 되어 건강에 많은 문 제를 야기하고 있다.1-3) 2020년 1월 경제협력개발기구 (OECD)는 우리나라 미세먼지 노출 농도는 평균 인구 당 25 ㎍/m³이며 OECD 국가 중 가장 높다고 보고하였 으며1) 미세먼지로 인한 문제는 점점 심각한 상태가 되고 있다.
대기 중에 지속적으로 노출되는 안구 표면과 눈물층 은 미세먼지의 영향을 직접적으로 받게 되며, 특히 고령 인구가 대기오염에 더 민감하다고 보고되었다.4,5) 안구 표면이 미세먼지에 노출되면 결막염, 각막 손상, 눈꺼풀 염, 마이봄샘기능이상(meibomian gland dysfunction, MGD)이 유발될 수 있고 이로 인한 안구 충혈, 자극감, 이물감 등의 증상이 나타나며, 미세먼지 농도가 증가할 수록 눈꺼풀염과 마이봄샘염의 발생이 증가한다고 보고 되었다.2,6) 또한 미세먼지는 젊은층의 눈물의 양과 안정 성을 감소시켜 건성안 유발 요인으로 보고되었고, 건성 안 환자가 미세먼지에 장시간 노출되면 눈물막 안정성이 감소하여 증상을 더욱 악화시킨다고 보고되었다.3)
건성안의 원인은 다양한데, 눈물층의 수성층 부족에 의한 건성안과 과다한 증발에 의한 건성안, 그리고 두 가지 원인을 모두 포함하는 혼합형, 점액층 부족 및 지 방층 이상에 의한 건성안으로 구분된다. 노년층에서는 청년층과는 달리 호르몬의 변화로 눈물 분비량이 감소하 며, 마이봄샘 기능이상이 증가하여 지방층 이상에 의한 건성안의 비율이 높다고 보고되었다.6,7) 마이봄샘에서 분비되는 지방층은 눈물의 증발을 지연시키고 눈물의 표 면장력을 낮춰 물이 눈물층으로 잘 흡수되도록 도와주는 데, 지방층에 문제가 생기면 눈물 증발이 증가하고 삼투 압이 높아져 염증이 유발되고 건성안이 유발된다.2) 마이 봄샘의 기능이상은 40대부터 증가하며, 장년층과 노년 층 안구건조증 환자의 60~70%는 마이봄샘 기능이상에 서 유발된다고 보고되었으며, 중년 여성의 경우에는 호 르몬의 변화로 눈물 분비도 감소하기 때문에 건성안 유 병율이 남성보다 더 높다고 보고되었다.2.8-10) 눈물 분비 량이 감소하며, 마이봄샘 기능이상이 증가하고, 면역체 계의 변화로 염증에 취약한 노년층의 경우에는 미세먼지 가 눈물막에 미치는 영향이 심각할 수 있고 젊은 연령층 과 비교하여 다른 양상을 나타낼 수 있을 것으로 예측된 다. 미세먼지가 젊은 콘택트렌즈 착용자의 눈물의 양(수 성층)과 안정성(점액층)을 모두 감소시킨다고 보고되었 으나 눈물의 지방층에 미치는 영향에 대한 연구는 보고 된 바 없어 본 연구에서는 미세먼지가 지방층에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 마이봄샘을 관찰하는 방법으 로 사용되는 비접촉 방식의 LIPIVIEW 눈물간섭계는 빛 의 간섭현상을 이용하며 마이봄샘의 형태를 시각화하고 지질층 두께를 정량화하여 눈물막의 지질층을 평가하는 장비이다. 또한 LIPIVIEW 눈물간섭계는 눈깜박임 횟 수, 불완전 눈깜박임 횟수, 지질층 두께 및 마이봄샘 형 태를 평가하여 마이봄샘기능 이상 정도를 평가할 수 있 어,4) 본 연구에서는 젊은층과 노년층을 대상으로 미세먼 지 농도에 따른 눈물의 양, 눈물의 안정성, 눈물 지질층, 눈깜박임 횟수 및 자각안구표면질환지수(ocular surface disease index, OSDI) 설문지 결과값을 비교 분석하여 미세먼지가 눈물막에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 대상(재료)
소프트 콘택트렌즈를 착용한 경험이 없는 젊은 성인과 노년을 대상으로 진행하였다. 대상자 중 건성안 진단을 받고 인공누액 등의 치료를 받은 적이 있거나 눈물층에 영향을 줄 수 있는 전신질환이나 안과적 병력이 있거나 각막굴절교정술 및 안구 수술을 받은 자는 제외하였고, 젊은 성인 25명과 노년층 25명이 연구에 참여하였다. 본 연구는 을지대학교 기관생명윤리의원회(Institutional Review Board, IRB, 승인번호: EU19-26)의 승인을 받아 실시하였으며, 실험 목적과 검사방법을 연구에 참 여한 대상자에게 서면으로 충분히 설명한 후 동의를 얻 은 사람들을 대상으로 검사를 진행하였다.
2. 연구 방법
한국환경공단 에어코리아에서 측정한 경기도 성남시 중원구의 미세먼지 측정값과 IAQ-07 공기질센서 (ST-IAQ-07, SYSTRONICS Co., Bucheon, Korea) 로 한 시간 간격으로 측정한 값의 평균을 이용하여 WHO(세계보건기구)의 기준에 따라 미세먼지 좋음과 나 쁨 수준으로 구분하였다. 본 연구는 2021년 6월 10일부 터 2022년 3월 10일까지 진행하였고, 연구 기간 중 대 상자의 활동 범위를 경기도 성남시 중원구로 제한하였으 며 미세먼지 좋음과 나쁨 수준인 날에 각각 눈물의 양과 안정성을 평가하였고, 미세먼지 농도에 따라 눈물막 변 화에 대한 상관관계를 확인하였다.
1) 눈물막 검사
눈물검사는 미세먼지 좋음과 나쁨 수준에서 2차례 검 사하였고, 검사한 날의 미세먼지 농도는 IAQ-07 공기 질센서로 측정하여 기록하였다.
(1) 눈물의 양 평가
검사지의 자극에 의한 반사적 눈물을 최소화하기 위해 길이 85 mm, 너비 7.2 mm, 두께 0.5 mm인 OCCUTUBE(OccuTech Co., Seongnam, Korea)를 이 용하여 진행하였다. OCCUTUBE는 Strip meniscometry (SMTube)을 변형시킨 검사도구로 눈물을 흡수할 수 있 는 지름 0.8 mm의 팁이 튜브의 중앙에 부착되어 있 어,11) 점안마취를 하지 않은 상태에서 튜브의 끝부분이 안구 표면에 닿지 않고 하안검 메니스커스 눈물에만 닿 도록 하고 눈물의 양을 측정할 수 있다. OCCUTUBE의 팁을 피검자의 하안검 메니스커스에 5초 동안 방치한 후 튜브의 젖은 부분을 mm 단위로 측정하였고, 측정값이 5 mm 미만인 경우를 건성안으로 간주하였다.12)
(2) 눈물막 안정성 평가11)
TBUT(tear film break-up time, 눈물막파괴시간) 와 NIBUT(non-invasive tear film break-up time, 비침습적 눈물막파괴시간)로 눈물막 안정성을 판단하였 으며 TBUT는 플루레신 염료가 포함된 용지에 식염수를 적신 후 플루레신 염료가 눈에 골고루 염색될 수 있도록 충분히 눈을 깜빡이게 한 후 세극등 현미경을 통해 염색 부위가 최초로 깨지는 시간을 측정하였다. NIBUT는 자 동굴절검사기기를 이용해 각막에 반사된 마이어상이 처 음으로 깨지는 시간을 측정하였으며 단일 검사자가 진행 하였으며 눈물 생성 시간을 고려하여 20분 간격으로 검 사하였다.
(3) 눈깜빡임 평가 및 눈물막 지질층 두께13)
Lipiview® 눈물간섭계(TearScience Inc., Morrisville, NC, USA)는 완전 및 불완전 눈 깜빡임 횟수 및 눈물 지질층 두께를 정량화하여 측정할 수 있는 장치로 최근 안구건조증 진단에 많이 도입되어 사용되고 있다. 눈깜 빡임 양상을 20초 동안 비디오로 촬영한 후 간섭계 색상 단위(Interferometric Color Units, ICU)로 눈물막 지 질층 두께와 눈깜빡임 횟수 및 양상을 관찰하였다. 지질 층 두께는 nm 단위로 측정되었고, 최대 두께는 100 nm 로 제한된 시스템으로 지질층 두께가 70 nm 이상인 경 우를 정상으로 판별하였다(Fig. 1).
2) OSDI 설문지3)
피검자가 자각적으로 느낄 수 있는 증상과 관련하여 12가지 항목의 질문으로 구성된 OSDI 설문지는 증상의 정도에 따라 0점(전혀 없음) ~ 4점(항상)까지 선택하게 한 후 OSDI 점수 계산법에 따라 계산하였다. 점수는 0 점부터 100점까지 얻을 수 있으며, 점수가 높을수록 증 상이 심하다고 간주하였다. 선행연구에 의하여 본 연구 에서는 20점 이상을 건성안으로 간주하였다.
OSDI 설문 점수 = (대답한 모든 항목의 합계 × 100) / (대답한 질문의 총수 × 4)
3. 통계분석 방법
모든 통계분석은 SPSS version 21.0(SPSS Inc, Chicago, IL, USA)을 사용하였고, 젊은층과 노년층의 결과값 비교는 독립표본 t-검정(independent-samples t-test)을 하였으며 미세먼지 농도 수준과 검사 결과 값의 상관성을 알아보기 위해 Pearson 상관분석을 하 였고 p<0.050인 경우를 통계적으로 유의한 것으로 간주 하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 대상자 특성
대상자는 젊은 성인 25명(50안), 노년층 25명(50안)이 었고, 평균 연령은 각각 22.33±2.26세 및 62.75±4.15 세였다. 젊은 성인 그룹과 노년 그룹의 OCCUTUBE 측정 값은 각각 2.63±1.10 mm, 2.42±1.04 mm, TBUT 값은 2.98±0.80초, 2.97±0.79초, NIBUT 값은 3.20±0.83초, 3.17±0.70초, OSDI는 23.18±15.84 점, 21.79±15.79점으로 모두 그룹 간 차이는 없었다 (Table 1)(all, p>0.050).
2. 미세먼지 좋음과 나쁨 수준에서 눈물양 비교
미세먼지 좋음 수준에서 젊은층과 노년층의 눈물양은 각각 3.03±1.10 mm과 2.81±1.00 mm로 건성안의 범주(기준값<5 mm)에 속하였고 그룹 간 차이는 없 었으며(p=0.957), 미세먼지 나쁨 수준에서도 각각 2.22±0.94 mm, 2.02±0.93 mm로 그룹 간 차이는 없었다(p=0.460). 미세먼지 나쁨 수준에서는 젊은 성인 그룹과 노년 그룹에서 모두 미세먼지 좋음 수준보다 유 의하게 감소하였고(all, p<0.001), 미세먼지 좋음 수준 에서의 측정값보다 젊은층에서는 64%, 노년층에서는 46% 감소하였다(Table 2).
3. 미세먼지 좋음과 나쁨 수준에서 눈물막 안정성 비교
미세먼지 좋음 수준에서 TBUT 검사값은 젊은층과 노년층에서 각각 3.35±0.68초, 3.44±0.54초로 건성 안의 범주(기준값<5 mm)에 속하였지만 그룹간 차이는 없었고(p=0.100), 미세먼지 나쁨 수준에서는 젊은층에 서 2.60±0.73초, 노년층에서 2.51±0.73초로 그룹 간 차이가 없었다(p=0.600). 그러나 미세먼지 나쁨 수준에 서는 젊은층과 노년층에서 모두 미세먼지 좋음 수준 보다 유의하게 감소하였고(all, p<0.001), 미세먼지 좋 음 수준보다 젊은층에서는 82%, 노년층에서는 88% 감 소하였다.
미세먼지 좋음 수준에서 NIBUT 검사값은 젊은층 과 노년층에서 각각 3.54±0.84초, 3.58±0.43초로 건성안의 범주에 속하였지만 그룹 간 차이는 없었으며 (p=0.830), 미세먼지 나쁨 수준에서는 젊은층에서 2.85±0.67초, 노년층에서 2.77±0.68초로 그룹 간 차 이가 없었다(p=0.422). 그러나 미세먼지 나쁨 수준에 서는 젊은층과 노년층에서 모두 미세먼지 좋음 수준보 다 유의하게 감소하였고(all, p<0.001), 미세먼지 좋음 수준보다 젊은층에서는 80%, 노년층에서는 84% 감소하 였다(Table 3).
4. 미세먼지 좋음과 나쁨 수준에서 눈물막 지질층 비교
미세먼지 좋음수준에서 노년층의 지질층이 젊은층보다 두꺼웠으나 유의하지는 않았고, 미세먼지 나쁨 수준에서 는 노년층의 두께가 젊은층보다 유의하게 두꺼웠다 (p=0.142, p=0.001, Table 4). 미세먼지 좋음과 나쁨 수 준에서 젊은층의 지질층 두께는 각각 62.58±23.67 nm, 55.44±24.01 nm, 노년층에서는 69.96±24.06 nm 및 58.83±22.32 nm로 두 그룹 모두 지질층의 두께가 감소 하였으나 유의하지 않았다(respectively, p=0.059, p=0.140).
5. 미세먼지 좋음과 나쁨 수준에서 OSDI 점수 비교
미세먼지 좋음 수준과 나쁨 수준에서 노년층과 젊은 층 모두 건성안의 범주(기준값>20점)에 속하였고, 노년 층에 비해 젊은층의 점수가 더 높았지만 유의하지 않았 다(p=0.828, p=0.797, Table 5). 미세먼지 좋음과 나 쁨 수준에서 젊은층의 OSDI 점수는 각각 22.88점, 23.49점으로 증가하였고, 노년층에서는 20.66점 및 19.74점으로 감소하였으나 유의하지 않았다(p=0.860, p=0.593).
6. 미세먼지 농도와 눈물양, 눈물막 안정성의 상관관계
젊은층에서는 미세먼지 농도가 증가할수록 눈물양과 눈물막 안정성의 값은 감소하는 음의 상관관계를 보였고 (r=0.34, r=0.37, r=0.40, all p<0.001)(Fig. 2), 노년 층 또한 미세먼지 농도가 증가할수록 눈물양과 눈물 막 안정성이 감소하는 음의 상관성을 보였다(r=0.35, r=0.47, r=0.52, all p<0.001)(Fig. 3). 지질층 두께는 젊은층의 경우 미세먼지 농도가 증가할수록 감소하였고, 노년층은 증가하였지만 유의하지는 않았다(p=0.062, p=0.148). OSDI 점수는 젊은층에서는 미세먼지 농도가 증가할수록 증가하였고, 노년층은 감소하였지만 유의한 차이는 없었다(p=0.797, p=0.422).
Ⅳ. 고 찰
미세먼지의 위험성은 1980년대 후반부터 꾸준하게 보고되었다.14) 미세먼지의 크기와 성분은 다양하고 복잡 하지만 입자의 크기, 표면적, 화학적 조성이 건강에 미 치는 영향을 결정하는 것으로 알려져 있다. 우리나라는 미세먼지의 농도가 매우 높은 나라로 분류되어 있으며, 미세먼지 노출 위험도가 매우 높다고 보고되었다.15) 미 세먼지는 심혈관과 호흡기 질환 및 암을 유발한다고 알 려졌지만, 대기오염이 증가할수록 안과 외래 환자 수 또 한 증가한다는 연구 결과에 따라 안구표면에도 영향을 미칠 것으로 생각된다. 안구표면은 지속적으로 대기에 노출되는 기관이기 때문에 미세먼지의 영향을 직접적으 로 받아 충혈, 자극감, 이물감 등의 불편감이 유발될 수 있으며 다양한 안질환이 유발될 수 있다.16) 미세먼지에 노출된 쥐들의 눈물막과 안구표면은 손상되었고 인간의 안구건조증과 유사한 표면 변화가 나타났다고 보고되었 으며,17) 45~85세를 대상으로 한 연구에서는 미세먼지 가 녹내장과 안구 고혈압을 유발한다고 보고되었다.18)
건성안은 눈물 생성이 부족하거나 눈의 표면을 보호 하는 눈물층이 빠르게 증발하여 건조감, 이물감 및 통증 과 같은 불편 증상을 유발하는 질환이다. 우리나라 건성 안 유병률은 10.4% 정도로 보고되었으나 최근 유병율이 높아지고 있으며,14) 고령화와 더불어 컴퓨터, 스마트폰 의 사용 증가로 건성안 환자는 지속적으로 늘고 있고, 최근에는 미세먼지 유입으로 더욱 증가하고 있다고 보고 되었다.15) 젊은 안구건조증 환자의 대부분은 눈물증발형 건성안으로 콘택트렌즈 착용, 눈 깜빡임 횟수 저하 등이 원인이지만,19) 노인의 경우 노화가 건성안의 위험 요소 로 작용하며,18) 노화로 인한 눈물막 불안정과 눈물양 감 소 및 지방과 점액량이 과다하게 증가하는 것도 건성안 의 요인으로 보고되었다.20)
젊은 콘택트렌즈 착용자를 대상으로 한 선행연구에 의 하면 미세먼지는 눈물의 양과 안정성에 영향을 미쳐 건성 안 유발요인 중 하나로 보고되었는데,3) 본 연구에서도 미 세먼지 나쁨 수준에서는 좋음 수준보다 눈물의 양은 0.8 mm 눈물의 안정성은 0.90초, 1.38초(BUT 및 NIBUT) 감소하여 미세먼지가 건성안의 유발요인으로 확인되었 다. 또한 미세먼지 농도에 따라 눈물의 양과 안정성이 모 두 음의 상관성을 보여 미세먼지 농도가 건성안에 매우 밀접하게 영향을 준다고 판단하였다. 미세먼지에 3개월, 6개월 노출된 쥐를 대상으로 한 연구에 의하면 미세먼지 에 노출된 쥐의 안구 표면 감염, 결막 충혈은 없었지만 TBUT 결과값은 감소하였고, 미세먼지가 쥐 안구 표면에 미치는 영향은 안구건조증에서 관찰되는 변화와 유사하 다고 보고되었다.21) 65세 이상 건성안을 대상으로 진행 한 선행연구에서도 미세먼지에 의해 건성안 증상이 있는 대상자의 62.5%는 눈물양이 감소하고, 78.9%는 눈물막 안정성이 감소하였다고 보고하였는데,22) 본 연구에서도 미세먼지에 의해 대상자의 55.5%는 눈물의 양이 감소하 고, 눈물의 안정성은 83.5%의 대상자에서 감소하는 것으 로 나타나 미세먼지가 눈물의 양과 안정성을 저하시켜 건 성안을 유발하는 요인으로 작용하는 것으로 판단하였다.
65세 이상 노인을 대상으로 진행한 선행연구에서는 미세먼지에 의해 안구건조증 증상이 나타나며, 증상이 있는 사람 중 61.7%는 비정상적인 마이봄샘을 보였는 데, 이는21) 눈꺼풀 끝에 붙은 미세먼지는 마이봄샘을 막 아 지질층을 불안정하게 하여 안구 표면의 손상, 염증을 유발한다고 보고되었다.16) 그러나 본 연구에서는 미세먼 지에 의한 눈물의 지질층 마이봄샘의 형태 변화를 확인 하지는 못한 점이 연구의 사료된다.
OSDI 설문지를 이용하여 자각적인 증상을 평가한 결 과에서는 미세먼지 수준에 따라 건성안의 증상도 심해지 지만 유의한 상관성을 보이지 않아 이에 대한 추가연구 가 필요한 것으로 사료된다. 건성안의 증상으로는 충혈, 눈부심, 통증, 이물감 등이 있는데, 눈물양과 눈물막 안 정성 검사 결과 정상이지만 심한 자각적 불편감을 호소 하는 환자가 있는 반면에 심한 각막 징후가 있음에도 불 구하고 증상을 느끼지 못하는 경우도 있다.23) 이 결과는 안구표면의 증상을 감지하는 안신경의 특성에 의해 나타 나는 결과로, 건성안 환자들을 대상으로 통증 자극에 대 한 불편감 정도를 비교해보았을 때 노년층에서는 젊은 층보다 불편감을 적게 느끼는 것으로 보고되었고,24) Seo 등25)은 나이가 어릴수록 통증 자극을 더 크게 느낀다고 보고한 바 있다. 따라서 노년기가 되면 눈물샘의 부피가 줄고 기능이 저하되어 눈물 분비량이 감소되지만 안신경 의 감도가 저하되어 자각증상을 잘 느끼지 못하게 되어 안구표면이 손상될 경우에는 염증이 쉽게 발생한다고 보 고되었다.26,27) 따라서 미세먼지의 위험성은 자각적으로 증상을 느끼는 젊은층보다 눈물양과 눈물의 안정성은 감 소하지만 자극감을 느끼지 못하는 노년층에게 더욱 문제 가 될 것으로 사료된다.
이상의 결과를 종합하면 미세먼지에 의해 젊은층과 노년층에서 모두 눈물의 양과 안정성이 감소하였으나, 지질층의 두께와 자각증상에서는 미세먼지 농도에 따라 차이를 보이지 않았지만 자각적 증상을 잘 느끼지 못하 는 노년층에게 문제가 될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 미세먼지에 의해 젊은층과 노년층에서 모두 눈물의 양과 안정성이 저하되어 건성안이 유발될 가능성을 밝힌 연구로 의의가 있으나 코로나 상황에서 진행한 연구 로 대상자 수가 제한적이고, 생활습관 등의 변수를 고려하 지 못한 점과 대상자의 눈물의 양과 안정성이 건성안에 속하는 점이 한계점으로 생각된다. 향후 더 많은 지원자를 대상으로 한 추가연구가 필요하다고 생각된다.
Ⅴ. 결 론
미세먼지가 안구표면에 미치는 영향을 알아보고자 눈 물양과 눈물막 안정성을 측정하여 분석한 결과 젊은층과 노년층에서 모두 미세먼지 좋음수준에 비해 나쁨수준에 서 눈물의 양과 안정성이 모두 유의하게 감소하였고, 미 세먼지 농도가 증가할수록 눈물의 양과 안정성이 모두 감소하는 음의 상관성을 확인하였다. 이러한 결과로 미 세먼지는 노년층과 젊은층의 눈물의 양과 안정성에 영향 을 주어 건성안을 유발하는 요인으로 작용할 것으로 생 각한다.
