2. 미국농업인건강연구

1) 코호트 배경 및 설계

2) 자료 수집 및 추적조사

3) 자료 분석 및 활용

미국농업인건강연구(Agricultural Health Study)는 농업인을 대상으로 농약 노출과 건강영향을 연구하는 세계적으로 가장 잘 알려진 전향적 코호트 연구이다. 이 코호트 연구를 통해 농촌 환경과 건강과의 연관성에 대한 많은 결과들이 보고되고 있을 뿐 아니라 농약과 건강영향 평가에 대한 유용한 연구방법론을 제시해 주고 있어, 이 연구를 자세히 살펴보는 것은 농약과 건강 연구를 이해하는 데 중요하다.

1) 코호트 배경 및 설계

세계적으로 매우 많은 인구가 농약에 직간접적으로 노출되고 있으나 대부분의 농약들에 대해서 인구집단에서의 건강영향에 대한 평가가 충분히 이루어지지 못했다. 그리고 기존 역학 연구들은 농약 노출 평가에 많은 제한점을 갖고 있어 노출 오분류를 일으킬 수 있으며, 이것은 질병의 원인으로서 농약을 확인하는 데 어려움을 주고 있다. 또한 기존에는 주로 환자-대조군 형태의 연구들이 실시되어 농약 노출 정보를 질병 발생 이후에 수집함으로서 회상 바이어스의 가능성이 높았다. 일부 실시된 코호트 연구는 주로 농약 사업장 근로자들을 대상으로 한 연구들로서 연구 대상자가 소수에 국한되었다. 한편 미국에서 농약 노출과 질병과의 연관성은 1970년대 생태학적 연구를 통해 가설이 생성되었으며 1980년대에 농촌 지역 주민과 농약 노출 직업군에 대한 사망률 및 환자-대조군 연구들을 통해 활발히 진행되었다.
이러한 배경에 근거하여 농약을 포함한 농촌 환경이 농업인들의 건강에 어떠한 영향을 주고 있는지 보다 분명한 인과 관계를 구명하고자 미국 국립암연구소가 중심이 되어 1993년 12월 전향적 농업인 건강 코호트 연구가 시작되었다. 이 연구의 전체적인 연구 설계는 <그림 4-4>와 같으며, 1단계인 1993년부터 1997년까지는 코호트 구축을 위한 기반 설문조사를 실시되었다. 2단계에서는 농약 노출 및 건강상태에 대해서 1차 추적 조사를 실시하였으며, 자세한 식이 조사와 유전요인에 대한 건강영향을 고려하여 구강세포를 우편으로 수집하였다. 3단계 연구는 2003년에서 2011년까지 진행하였으며 2차 추적조사, 일부 대상자에 대한 혈액 검사, 유전자 조사 및 질병 원인 연구 등이 실시되었다. 2011년부터 2018년까지는 4단계 연구로서 전체 대상자에 대해서 간략한 질병위주의 추적조사를 실시하고 질병 기전을 연구하기 위한 분자역학 연구가 진행되고 있다.

<그림 4-4> 미국농업인건강연구의 진행 과정

출처：Agricultural Health Study. http://www.aghealth.org

코호트 연구에서는 연구 시작에 앞서 단계별 활동 및 추적 계획을 미리 수립하는 것은 매우 중요하다. 미국농업인건강연구에서는 처음 5년간 코호트 구축에 집중하였고, 다음 수년간은 노출 평가 및 타당도 연구들을 실시하였으며, 그 다음 단계로서 질병발생 자료를 추적한 연구를 수행하기 시작하였다. 이후에는 이러한 역학적 결과들을 근거로 질병 기전에 대한 분자역학적 연구들이 진행되고 있다. 이처럼 코호트 연구에서는 각 단계별 집중해야 할 연구 부분을 시기에 맞게 진행시키는 것이 중요하다. 이러한 단계별 사전계획은 질병자에 대한 충분한 숫자가 확보되기 이전에 노출 및 연구방법론적 근거들을 마련해 놓거나 단면조사를 통해 많은 결과들을 우선적으로 보고하도록 함으로써 연구 결과에 대한 보고를 효율적으로 진행시킬 수 있다. 코호트 연구라고 하더라도 질병자가 발생되기만을 수년간 기다리고 있는 것이 아니라 단계별 계획을 통해 미리 방법론적 근거들을 마련해 놓는 것이 중요하다.
연구 진행 주체로는 미국 국립암연구소(US NCI), 미국 국립환경보건연구원(US NIEHS), 미국 환경보호국(US EPA), 미국 국립산업안전보건연구원 등이 참여하고 있으며, 가장 많은 인력과 연구비를 투자하고 있는 미국 국립암연구소에서 주도적으로 진행하고 있다. 미국 국립암연구소에서는 악성종양 및 방법론적 연구 부분을 담당하고 국립환경보건연구원에서는 악성종양 외 건강영향을, 환경보호국과 국립산업안전보건연구원에서는 농약 노출 평가를 주로 담당하고 있다.
연구 대상으로 아이오와와 노스캐롤라이나의 농약 살포 농업인(private applicator)과 살포 근로자(commercial applicators) 57,310명 그리고 농업인들의 배우자 32,345명 등 총 89,655명이 참여하였다. 이는 각 주에서 사용이 제한된 농약(restricted use pesticides)을 살포하는 농업인 전체 중 82%에 해당되었다. 농약 살포 농업인과 근로자는 직업적 농약 노출을 반영하고 배우자를 통해서는 비직업적 농약 노출에 의한 건강영향을 살펴볼 수 있어 농약과 건강에 대한 다양한 결과 산출이 가능하도록 설계되었다. 아이오와와 노스캐롤라이나 두 지역이 선정된 근거에는 각 지역의 등록된 농업인의 숫자, 각 주의 암 등록 체계의 수준, 연구 경험 유무, 흑인이 포함될 수 있는지 여부 등의 현실적인 이유들이 고려되었다. 또한 두 지역은 미국의 중서부와 남동부 지역의 농업특성을 반영하는 장점이 있다.
농약 살포 근로자의 경우 농업인이 아니라 직업적으로 농약을 살포하는 고용된 근로자로서 수년 뒤에는 다른 직업인이 되는 경우가 많아 추적이 제한적이었으며, 코호트 모집도 현실적으로 아이오와 주에서만 조사될 수 있었다. 이 연구에서 고노출자인 이민 농업인을 포함시키지 못한 것도 단점이지만 이들의 비안정적인 주거생활로 인해 추적 조사에 어려움이 있으며, 암을 추적 등록하는 체계에 들어와 있지 못한 경우가 많았다. 그러나 농업인에서의 농약 노출로 인한 건강영향 결과를 상대적으로 고노출된 이민자 농업인에게 적용하여 해석하는 것에는 큰 제한점이 되지는 않는다.

2) 자료 수집 및 추적조사

코호트 구축을 위한 조사방식으로는 자가 기입식 설문조사를 실시하였다. 미국에서는 제한된 농약들의 살포를 위해서 자격증을 유지하여야 하며 이를 위해 매 3년마다 살포 농업인들이 정기적인 교육을 받거나 시험에 통과하여야 한다. 이들이 교육 또는 시험을 보기 위해 모집되었을 때 21페이지에 이르는 자기 기입식 설문조사가 실시되었으며 약 30-40분 정도 소요되었다. 조사 내용은 농약 사용 및 노출에 대한 정보, 직업적 및 환경적 농촌 위해요인, 식이, 흡연, 음주, 육체적 활동, 가족력 등이 포함되었다. 농약 사용을 조사하기 위해서는 가장 많이 사용되고 있는 농약을 선정하였으며 추가로 발암작용이 의심되는 농약들과 현재 사용되지 않고 있지만 보건학적으로 관심이 많았던 DDT를 포함시켰다. 농업인이 주관식 문항에 응답한 농약들을 포함시키면 총 80여 개의 개별 농약들이 조사되었다. 그리고 보다 자세한 농촌 환경 노출 및 생활양식에 대한 내용은 우편 설문조사를 통해 이루어졌으며, 이 때 배우자 및 그 가족에 대한 별도의 설문도 함께 진행되었다. 설문내용을 포함한 자세한 연구 진행과정에 대한 내용은 이 코호트의 홈페이지(http://www.aghealth.org)에서 얻을 수 있으며 2011년 5월 현재 코호트 자료수집 방법별 모집 현황은 <표 4-5>와 같다.

<표 4-5> 미국농업인건강연구 코호트의 자료 수집 현황a

a2011년 5월 현재

출처：Agricultural Health Study. http://www.aghealth.org

추적조사는 전화조사(CATI：computer-assisted telephone interview)를 통하여 농약 사용, 농업 활동 및 건강상태의 변화 등이 조사되었다. 추적조사의 참여율을 높이기 위해 지속적인 코호트 홍보, 지역주민과의 접촉, 연구 결과에 대한 홍보, 연례모임에 지역주민의 정기적 참여 등 다양한 노력을 기울이고 있다.
2단계 연구에서 추적된 전화조사 응답자는 60,138명, 3단계 추적연구에서는 44,130명이 추적되어 현재까지 능동적 추적률은 약 70% 정도이다. 한편 수동적 추적은 아이오와와 노스캐롤라이나 주의 암 등록 자료와 지역의 생정(vital statistics) 및 사망 자료(National Death Index)를 통해서 이루어졌으며 추적률은 전체 코호트의 99% 이상이다. 또한 자세한 식이 내용 및 조리방법 등에 대해서는 우편 설문조사가 실시되었으며, 이때 구강세포 검사를 우편으로 같이 실시하여 유전적 위험요인을 평가하고자 하였다. 식이조사 응답자는 35,011명이었으며 구강세포 수집은 2011년 5월 현재까지 34,676명에 대해 이루어졌다. 한편 추적조사에 참여자와 비참여자로 인한 선택 바이어스는 유의하게 관찰되지 않았다.
2단계와 3단계 연구에서는 일부 특정 집단을 대상으로 농약 노출과 건강에 대한 보다 자세한 조사가 실시되고 있다. 이러한 연구들로는 농업인들을 대상으로 농약 노출 지수를 평가하기 위한 연구(Pesticide Exposure Study), 농가에서 농약 오염을 평가하기 위한 연구(Farm Family Take-Home Pesticide Exposure Study), 사과와 배 과수원에서 살균제 살포 농업인의 노출 평가를 목적으로 한 연구(Orchard Fungicide Exposure Study), 파킨슨병의 환경과 유전적 원인을 구명하기 위한 환자-대조군 연구, 류마티스 관절염과 자가면역 질환의 진단을 확인하고 위험요인을 평가하는 연구(Rheumatoid Arthritis Study), 아이오와 지역의 옥수수 농업인을 대상으로 주기적인 설문과 생물학적 지표 평가 연구(Iowa Corn Farmers Study) 등이 있다. 그 외에 생체지표 연구(Biomarkers of Exposure and Effect in Agriculture)에서는 2010-2014년까지 농업인 1,600명으로부터 소변과 혈액 시료를 확보하여 이를 통해 다양한 생물학적 기전 연구를 진행하고 있다.
코호트 모집 당시 농약 살포자는 대부분 남성(97%) 및 백인(95%)이었으며 50세 이하가 60% 정도였다. 지역적으로는 아이오와에 61%, 노스캐롤라이나에 39% 각각 거주하고 있었다. 평균 농약 살포 경력은 16년이었으며 연평균 농약 살포 일수는 약 13일이었다. 전체 코호트의 약 90% 이상은 고졸 이상이었으며 현재 흡연자는 남성에서 약 15%, 여성에서 10%, 그리고 전혀 음주를 하지 않는 대상자도 남성 32% 여성 44%로서 상대적으로 젊고 건강한 농업인 집단이었다.
2009년 현재까지 추적된 자료에 의하면 전체 7,841명의 사망(암 2,886명, 심장질환 2,143명, 호흡기 질환 553명 등)이 관찰되었고 총 8,581명의 암 발생 환자(전립샘암 2,271명, 유방암 1,025명, 폐암 800명, 결장직장암 957명, 비호지킨림프종 388명, 백혈병 245명 등)가 보고되었다. 이 코호트의 사망률 연구에 의하면 전체 사망률, 심혈관계 질환, 당뇨, 만성호흡기 질환, 전체 암 사망 등이 농업인 및 배우자 모두에서 일반 주민들보다 낮게 나타났다. 이러한 결과에는 코호트 대상자들의 낮은 흡연 및 음주율, 건강한 식생활, 그리고 상대적으로 많은 육체 활동 등의 요인들이 관여하고 있는 것으로 파악되고 있다.

3) 자료 분석 및 활용

코호트 자료 분석의 비교군으로서 내부 및 외부 대상자를 활용하였다. 우선 아이오와와 노스캐롤라이나 주 전체의 암 발생 및 사망률을 외부 비교군과 비교하기 위하여 표준화사망비 및 표준화암발생비를 산출하였다. 이를 통해 코호트 대상자들이 일반 주민과 건강상태가 어떻게 다른지 파악할 수 있었다. 그러나 일반적으로 연령과 성이 비슷한 외부 지역주민을 선정하는 것이 매우 어렵고 비효율적이어서 결과 해석에 많은 제한점을 주는 경우가 많다. 또한 농업인 연구에서 건강근로자효과가 나타나기 때문에 보다 동질적인 내부 비교군을 선정하는 것이 농약 노출과 건강영향과의 연관성을 평가하는데 더욱 유리하다. 따라서 미국농업인건강연구에서는 일단 외부 비교군을 통한 표준화암발생비를 산출하지만 내부 비교군(농약 저노출군)과의 비교를 통한 상대 위험도를 더 선호하고 있다.
코호트 자료를 활용하기 위해서는 우선 자료 활용 요구서를 작성하여 미국농업인건강연구 실행위원회에 보내 승인받는 절차를 밟는다. 즉 적합한 연구주제와 그 연구를 실시하기 위한 방법 및 사용하고자 하는 변수명 등을 정리하여 간략한 연구계획서 형태로 신청하면 위원회에서 적합성 여부를 결정한다. 승인된 연구계획서는 자료 관리 회사로 보내지고 여기에서 연구자가 분석하기 용이한 형태로 가공된 분석용 파일이 만들어진 후 연구자에게 보내진다. 만약 연구가 생물학적 시료 이용 또는 추가 신설 연구에 관련된 것이라면 별도의 논의과정을 거친다.
미국농업인건강연구에서는 연구 대상자인 농업인뿐 아니라 농약 회사 및 관련 기관들이 매년 정기적으로 모여 2-3일 동안 그동안의 진행과정 및 연구 성과를 교류하고 있다. 또한 구축된 자료에 대해서도 소정의 절차를 거쳐 누구에게나 공개하여 활용될 수 있도록 권장하고 있으며 이를 통해 활발한 연구 결과물들이 보고할 수 있는 체계적인 자료 활용 시스템을 구축하였다. 코호트가 장기적이고 효율적으로 수행되기 위해서 그리고 연구 진행상의 윤리적 문제들을 해결하기 위해서는 이러한 연례모임 및 자료의 공개와 활용은 중요한 기능을 담당하고 있다.

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