비스페놀 A가 동맥경화성 질환에 미치는 영향: 인구 기반 역학 연구 및 메타 분석, 그리고 혈관평활근세포를 이용한 in vitro 연구

Abstract

비스페놀 A와 대사 질환과의 연관성은 여러 연구를 통하여 제시되어 왔으나, 심혈관 질환 및 동맥 경화와의 연관성에 대한 연구는 아직 근거가 미약하다. 따라서 본 연구는 비스페놀 A가 심혈관질환에 미치는 영향을 역학적으로 증명하고, 동맥경화 연구의 모델로 이용되고 있는 혈관평활근세포를 통하여 비스페놀 A의 단일 및 다른 내분비교란물질과 복합 노출 시 동맥경화에 미치는 영향 및 기전을 실험적으로 규명하고자 한다. 미국국민건강영양조사 (NHANES; National Health and Nutrition Examination Survey) 2003-2012년 자료를 이용하여 비스페놀 A 노출에 따른 심혈관질환 발생의 위험을 확인하였고, 체계적인 문헌 검색을 통하여 메타분석을 진행하였다. 또한 12주 된 수컷 Otsuka Long-Evans Tokushima fatty (OLETF) 랫드의 흉부 대동맥에서 유래된 혈관평활근세포를 이용하여 비스페놀 A 2 ng/mL을 12시간 간격으로 노출과 비노출을 반복하며, 72시간동안 배양하여 혈관평활근세포의 증식, 이주, 자멸사, 활성산소종을 측정하였다. 또한 비스페놀 A와 함께 다른 내분비교란물질인 1,1-Dichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)ethane (DDE), Bis(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), Benzophenone 3 (BP-3), Ethylhexyl methoxycinnamate (EHMC)를 각각 2 ng/mL로 혼합하여 동일한 실험을 진행하였다. NHANES 2003-2012 자료의 다변량 회귀분석에서 로그변환 비스페놀 A의 심혈관질환에 대한 오즈비는 1.17 (95% 신뢰구간 1.04-1.32, p 값 0.013)이었다 비스페놀 A는 저농도일 때 급격한 선형관계를 보이는 반면, 고농도에서는 경미한 위험도의 증가를 보였다. 심혈관질환 여부에 따른 연구 참여자의 이질성을 고려하여 성향점수매칭을 하여 추가 분석을 하였으며, 로그변환 비스페놀 A의 심혈관질환에 대한 오즈비는 1.18 (95% 신뢰구간 1.04-1.33)으로 유의성을 유지하였다. 5개의 NHANES 연구와 2개의 선행연구를 이용한 메타분석에서 나이와 성별을 보정한 전체 오즈비는 요중 비스페놀 A의 1 표준 편차 증가 당 1.25 (95% 신뢰구간 1.07-1.47)였다. 혈관평활근세포 실험에서 비스페놀 A는 MTT assay에서 유의한 결과를 보이지는 않았으나, pMEK1/2 (p값 0.001)와 pERK1/2 (p값 0.046)의 발현은 유의하게 증가하였다. pJNK (p값 p값 0.05)의 발현 역시 증가 되었으나, pp38-MAPK의 변화는 없었다. 이주세포의 비율이 유의하게 높았으며 (p값 0.004), pBMK-1 (p값 <0.001) 와 pMMP-2 (p값 0.032)의 발현 역시 유의하게 증가하였다. 혈관 세포의 자멸사 관련 단백인 pBad (p값 0.046)가 증가하였고, Bcl-2 (p값 0.005)의 발현이 유의하게 감소하였으며, Bax (p값 <0.001)의 발현이 증가 하였다. 또한 비스페놀 A는 활성산소종의 발생을 증가 시켰다 (p값: 0.039). 비스페놀 A를 포함한 내분비 교란물질 혼합물을 처리한 경우 MTT assay에서 유의한 증가가 관찰 되었고 (p값: 0.025), pMEK1/2 (p값 0.002), pERK 1/2 (p값 0.003), pJNK (p값 0.003)의 발현이 증가 되었다. pPI3K (p값 0.003), pAKT (p값 0.023) 역시 증가하였다. 이주세포의 비율이 높았고 (p값 0.005), pBMK-1와 (p값 0.016) pMMP-2의 (p값 <0.001) 발현이 증가하였다. 또한 세포자멸사와 관련하여 pBad (p값 0.001)의 발현이 증가하였고, Bcl-2 (p값 0.001)의 발현이 감소하였으며, Bax (p값 0.013)의 발현이 증가하고, 가장 많은 활성산소종이 측정되었다 (p값: < 0.001). 본 연구는 NHANES 2003-2012데이터와 메타분석을 통하여 비스페놀 A와 심혈관질환 발생 간에 연관성이 있음을 확인하였다. 현재 비스페놀 A와 심혈관 질환에 대한 역학적 근거가 부족한 상황임을 고려한다면, 본 연구는 대규모 인구집단자료를 이용하여 추가적인 근거를 제시하고, 또한 최초로 메타 분석을 수행함으로써 체계적인 근거를 제시하였다는 점에서 의의가 있다. 또한 비스페놀 A의 혈관평활근세포에 미치는 직접적인 영향을 증식, 이주, 사멸의 측면에서 체계적으로 증명하였으며, 비스페놀 A가 다른 내분비교란물질과 저용량으로 함께 노출되었을 때 동맥경화의 발생에 상승효과가 있음을 최초로 증명하였다. 이와 같은 결과는 내분비 교란물질에 대한 건강영향을 평가할 때 복합노출에 대한 고려가 반드시 필요함을 시사하며, 향후 다중노출에 대한 전향적인 역학 연구와 실험 연구가 필요 할 것으로 사료 된다.