과학계 “담배 연기 속 미세먼지 코로나 감염 중증화 촉발 전자담배도 간접흡연도 위험” 경고

신종 코로나바이러스 감염증의 감염이나 중증화 ‘리스크’에는 대기오염이 관계하고 있다. 이 같은 사실은 대기 중에 떠도는 2.5μm 이하의 입자, 미세먼지의 영향을 조사한 연구로 알 수 있는데 가열식 담배를 포함한 담배 연기의 미세먼지에는 이와 같은 위험이 없을까?

■ 대기오염과 신종 코로나와의 관계
초미세먼지는 대기 중에 부유하는 2.5μm 이하(1μm는 1mm의 1/1000)의 입자로, 초미세먼지의 양은 대기오염의 정도를 측정하는 지표의 하나가 되기도 한다. 대기오염이 심각한 중국에서는 미세먼지를 흡입하는 등 결과로 1년에 약 17만 명이 사망하는 것으로 추산되며, 한국에도 황사 등에 섞인 미세먼지가 편서풍을 타고 날아오는 것은 연례행사가 됐다.

미세먼지 PM은 단순한 초미세(Particulate Matter=PM)의 종류를 말하는 것이므로 그 입자가 어떤 물질인지는 불문한다. 미세 플라스틱 조각일 수도, 독성이 강한 탄화수소나 유기화합물 중금속일 수도, 미생물과 그 조각일 수도 있다.

하지만, 이러한 미세입자는 천식이나 폐렴, COPD(만성 폐 질환)와 같은 호흡기 질환이나 심혈관 질환의 원인이 되거나 악화시키거나 하는 것을 알고 있다. 그렇다면 신종 코로나와 대기오염에는 어떤 관계가 있는 것일까.

우리는 평상시 하루에 1만 ℓ가 넘는 공기를 호흡한다. 폐 등의 호흡기는 이러한 공기에 노출되어 영향을 받고 있다. 이 때문에 대기오염이 심한 지역에서 신종 코로나 감염 및 중증화 위험이 높아지는 것 아니냐는 역학적 연구는 팬데믹 초기부터 나오고 있다.

예를 들면 미국 캘리포니아주의 2020년 3월 4일부터 4월 24일까지의 대기오염 정도(PM 2.5, PM10, 이산화황, 휘발성 유기화합물, 일산화탄소, 이산화질소 등의 지표)와 같은 주의 신형 코로나의 증례와 사망률을 비교한 연구에 의하면 특히 미세먼지와 신종 코로나의 중증화나 사망과의 사이에 뚜렷한 관련이 있는 것으로 나타났다.

이탈리아 밀라노 산라파엘레연구소 연구진이 이탈리아 각 지역의 신종 코로나 감염 증례 수와 사망 수, 입원환자 수, 중환자실 치료(ICU)와 2020년 2월 대기 중 평균 미세먼지(g/㎥)를 비교한 결과 중증화된 중환자실 치료 수와 미세먼지 수치에 뚜렷한 상관관계가 있었다.
또 같은 이탈리아의 마르케 공대의 연구그룹은, 이탈리아 각지의 이산화질소, PM 2.5, PM 10(평균모)의 농도, 오존의 수치를 신종 코로나 감염증의 각지의 증례 수와 비교해 각각의 대기오염 물질의 수치와 증례 수와의 사이의 통계적으로 유의한 상관관계를 나타냈다. 연구진은 팬데믹이 끝나더라도 적극적인 대책을 세워 대기오염을 계속 줄여야 한다고 경고하고 있다.

감염 경로에 대한 연구가 진행되면서 미 소립자와 신종 코로나의 관계에 새로운 가설이 나온다. 인플루엔자 바이러스와 같이 공중을 떠도는 미 소립자에 신종 코로나바이러스가 붙어, 거기에 따라 감염이 확대되는 것은 아닌가 하는 가설이다.

신종 코로나의 바이러스의 크기는 직경 0.06~0.14μm로 완전하게 PM 2.5 이하이며, 바이러스를 포함한 에어로졸 비말은 약 5 μm 이하로 PM 2.5보다 약간 크다. 신종 코로나바이러스는 PM10 이하의 초미세먼지에 부착되어 비말감염의 연장상에 있는 에어로졸로서 감염력을 가질 위험이 있다고도 지적되고 있지만, 이 감염 경로에 대해서는 아직 가설 단계에서 명확한 증거가 있는 것은 아니다.

■ 신종 코로나 감염의 촉매 미세먼지

한편 인플루엔자 바이러스에서는, 초미세먼지 등의 미소립자가 폐의 말초까지 도달하는 것으로, 바이러스 감염을 촉진하는 것은 아닌가 하는 연구가 있다. 즉 초미세먼지 등의 미소립자가 직접 바이러스 감염이나 중증화에 관여한다고 하는 것이다.

이때 중요한 것이 우리 세포 표면에 존재하는 ‘ACE 2’라는 효소 수용체다. 신종 코로나를 포함한 몇 가지의 코로나바이러스는 세포에 침입할 때의 발판으로서 이 ‘ACE 2’를 이용하는 것으로 알려져 있다. 코로나바이러스에서 스파이크로 용처럼 튀어나온 단백질은 세포 표면에 존재하는 ‘ACE 2’에 결합해 이를 통해 세포 안으로 파고드는 것이다.

또 ‘TMPRSS 2’라는 효소도 신종 코로나 감염 메커니즘에 중요하다. 이 효소는 바이러스의 스파이크 단백질의 일부를 절단하는 것으로, 바이러스의 세포 침투를 완성시키는 역할을 담당하고 있다. 그렇다면 PM 2.5와 같은 미소립자는 ‘ACE 2’나 ‘TMPRSS 2’와 어떠한 관계가 있는 것일까.

쥐에 의한 동물실험에 따르면 미세먼지를 기관에 주입된 야생형 쥐(유전자 개편 없음)에서 ‘ACE 2’가 보호적으로 증가한 반면, ‘ACE 2’가 발현되지 않도록 한 유전자 변형 쥐는 PM 2.5에 의한 급성 폐 기능 장애에서 회복되기 어려웠다. 또 1μm 미만의 초미소립자(PM1)에 6개월간 노출된 폐 기능 장애에서 회복되기 어려웠다.

이웃 나라　일본에서도 쿄토대학 등의 연구 그룹이 PM 2.5를 들이마시게 한 쥐의 폐포에서 ‘ACE 2’나 ‘TMPRSS 2’가 증가하는 것을 과거 연구에 사용된 같은 세포로 확인하고 있다. 이 연구 그룹은 염증과 관계하는 리포다 당(LPS)이라고 하는 물질과 그 외의 물질, 그리고 남성 호르몬인 안드로겐의 영향에 미소립자와의 관계의 단서가 있는 것은 아닌가 하고 있다.

대기오염 물질에는, 다종 다양한 미생물과 그 단편이 섞여 있다. 이 연구 그룹이 지적하는 리포다 당은 대장균 등 그램음성간균의 외막에 있는 독성 있는 다당류인데, 이 물질도 초미세먼지에 섞여 있는 것으로 알려져 그것이 어떤 영향을 미치는 것이 아닌가 하는 것이다. 또 신종 코로나 감염이나 중증화에는 남녀차이(성차)가 있는데, 이것은 안드로겐의 영향이 아닌가 하는 연구도 있다.

■ 과연 흡연과 미세먼지의 관계는?

지금까지 소개한 연구는 주로 대기오염에 대한 것이지만 공기 오염은 실내 환경에서도 당연히 일어난다. 외출 자숙이나 텔레 워크 등으로 오히려 우리는 실내나 실내에서 더 긴 시간을 보내게 되었다.

미세먼지와 같은 초미세먼지는 물질이 불에 탈 때 생기거나 황산화물 질소산화물 휘발성 유기화합물 같은 에어로졸 화학반응 등에 의해 입자가 되는 일도 많다. 공장 매연이나 자동차 배기가스 등에서도 나오지만 담배 연기에서도 무시할 수 없는 양의 미세먼지가 나온다.

공공장소나 많은 음식점 등의 실내에서 담배를 피울 수 없게 되었는데, 담배 연기로 인해 미세먼지가 나온다면 흡연 장소나 그 근처에서 앞서 언급한 위험부담이 있을 것이다.

담배 연기에서 나오는 미소립자에 대해서는 지금까지도 많은 연구가 있어 그 유해성이 확인되어 왔으며, 주거나 음식점, 차 안 등 밀폐된 공간에서의 간접흡연에 대해서도 마찬가지로 많은 연구가 있다.

예컨대 흡연자들이 흡입하는 주류연이나 간접흡연을 일으키는 부류연에도 1μm 이하의 미립자가 포함돼 있고 그 미립자의 실태는 타르나 발암물질이 많은 다환방향족 탄화수소, 니트로 소아민, 방사성물질인 볼로늄 등이다. 또 보통 종이궐련의 경우, 1개피를 피우면 28~36mg의 타르를 포함한 에어로졸이 발생한다. 그리고 담배 연기의 입자 사이즈도 그 독성에 영향을 미치고 있다.

미국 환경보호청(EPA)의 ‘대기환경지수(AQI)’에 따르면 미국에서 가장 미세먼지 농도가 높은 곳은 뉴욕 술집의 약 400㎍/㎡였다. 또 일본 실내의 미세먼지 농도는 흡연실에서 약 630㎍/㎡, 개정 건강증진법 시행 전 파칭코 점에서 약 200㎍/㎡ 전후였다.

일본의 환경 기본법에 따르면 미세먼지에 대한 바람직한 환경기준은 호흡기 질환이나 순환기 질환, 폐암 등에 관한 다양한 국내외 역학적 지식을 바탕으로 1년 평균치를 15㎍/㎡ 이하이면서 하루 평균치가 35㎍/㎡ 이하로 정해져 있다(2009년, 환경기본법 제16조 제1항).

세계보건기구(WHO)의 기준치에 따르면 미세먼지가 37.5㎍/㎡이면 주민 사망률이 1.2% 상승하는 것으로 나타났다. 또한 간접 흡연의 위험으로 따지면 오염물질에 민감한 사람들에 대한 위험이 있고 심폐질환자나 노인의 심폐기능이 악화될 수 있다.

흡연자들은 자신이 피우는 담배의 주류연과 담배 끝에서 나온 부류연을 동시에 들이마시고 있다. 따라서 한국의 흡연구역 등의 수백 m/m 농도는 WHO의 기준치로 볼 때 상당히 위험한 수치라는 것을 알 수 있다.

그렇다면 가열식 담배의 미세먼지는 어떨까. 아이코스(iQOS‧필립모리스)와 종이궐련, 전자담배를 비교한 연구에 따르면 아이코스의 초미세먼지 비율은 PM1이 92.1%, PM1, PM2.5가 1.1%, PM10이 6.8%로 아이코스는 다른 담배제품에 비해 가장 작은 PM 1의 비율이 가장 많았다.

또 아이코스와 글로(glo, 브리티시 아메리칸), 전자담배 JULL의 미소립자를 비교한 연구에 따르면 역시 이들 신형 담배에서 PM1의 초미세 소립자가 많이 나오고 실내에서의 농도도 11.0㎍/㎡에서 337.5㎍/㎡로 폭이 높기는 하지만 옥외 농도(1,421㎍/㎡)에 비해 상당히 높은 것으로 나타났다.

아무래도 아이코스에서는 아주 작은 미소립자가 나와 있는 것 같다. 자가용차 내에서 아이코스를 피웠을 때의 미소립자를 조사한 연구에 의하면, 피우기 시작하면 0.025μm에서 0.3μm 사이즈의 입자의 농도가 급속히 높아져, 피우지 않는 경우의 차실 내에 비해, 이 사이즈의 미소립자의 농도가 평균 9%에서 232%로 상승했다고 한다.

이러한 미소립자가 어떠한 영향을 주는지는 아직 잘 모르지만, 극소 사이즈이기 때문에 폐의 보다 안쪽에 도달하는 것은 확실할 것이다. 미세먼지만 해도 아무리 환기시설을 설치해도 문틈이나 사람 출입 등으로 흡연실 밖으로 빠져나간다. 극미소립자에서는 그것이 더 두드러질 것은 분명하다.

흡연구역 등을 드나드는 흡연자의 날숨에도 담배 유래 가스나 초소립자가 포함돼 의복에도 담배 유해물질이 묻어 밖으로 반출된다. 즉 흡연 장소에서 오는 초소립자를 완전히 없애는 것은 불가능하므로 간접흡연을 완전히 막을 수는 없는 것이다. 담배를 피우면 신종 코로나바이러스가 체내에 침입하는 발판이 되는 효소수용체 ‘ACE 2’의 발현이 늘어나 감염되기 쉬워지지 않을까 생각된다


김경수 글로벌이코노믹 편집위원 ggs077@g-enews.com