미국·캐나다·영국·호주·아일랜드 등 일부 국가, 충치 예방 위해 공공 상수도에 불소 약 0.7mg/L 첨가…WHO 기준 1.5mg/L
스웨덴 카롤린스카연구소, 방글라데시 시골지역 500명의 어머니와 자녀들 불소 초기 생애 노출과 어린이들 지능사이 연관성 조사
소변 샘플은 식수·식품·치약·구강청결제 등 모든 출처에서 지속적 노출되는 것을 반영
임산부의 소변 중 불소 농도가 증가하면 5세·10세 자녀의 지능이 감소되는 것으로 나타나
스웨덴의 의과대학인 카롤린스카연구소(Karolinska Institutet)의 마리아 키플러(Maria Kippler) 환경의학연구소 부교수와 연구팀은 식수에서 불소가 자연적으로 발생하는 방글라데시 시골 지역의 500명의 어머니와 그들의 자녀들을 추적하여 불소에 대한 초기 생애 노출과 어린이들의 지능 사이의 연관성을 조사했다. 사진은 특정기사와 관련 없음. [사진출처(Photo source) = 세계은행(World Bank)]
스웨덴의 의과대학인 카롤린스카연구소(Karolinska Institutet)의 마리아 키플러(Maria Kippler) 환경의학연구소 부교수와 연구팀은 식수에서 불소가 자연적으로 발생하는 방글라데시 시골 지역의 500명의 어머니와 그들의 자녀들을 추적하여 불소에 대한 초기 생애 노출과 어린이들의 지능 사이의 연관성을 조사했다.
이 연구보고서는 미국의 공중보건저널인 『환경보건전망(Environmental Health Perspectives)』 최근호와 요약자료는 컨버세이션(The Conversation)에 게재되었다. 이 보고서 내용을 소개한다.
불소(Fluoride, F)는 식수, 특히 우물물에서 자연적으로 발생하지만 공공 상수도에서는 일반적으로 농도가 낮다. 미국, 캐나다, 영국, 호주, 아일랜드 등 일부 국가에서는 충치 예방을 위해 공공 상수도에 불소를 리터(L)당 약 0.7mg으로 첨가하는 경우가 많다.
세계보건기구(WHO)의 ‘식수 불소 가이드라인(Guideline for Fluoride in Drinking Water)’은 1.5mg/L이다. 참고로 우리나라 환경부는 먹는 물에서 불소의 최대 허용치를 1.5mg/L 이하로 규정하고 있다.
‘음용수의 불소가 어린이의 지능에 영향을 미칠 수 있다’는 우려를 감안할 때, 이 미네랄을 음용수에 첨가하는 것은 논란이 되고 있다. 연구자들 사이에서 불소화와 지능간의 정확한 연관성에 대한 합의가 부족하고, 기존 증거에 대해 광범위한 논쟁이 있다.
미국 보건복지부(US Department of Health and Human Services) 산하 ‘국가독성학 프로그램(National Toxicology Program)’의 최신 평가에 따르면, 높은 불소 노출(WHO 지침 이상)이 아동 지능 감소와 일관되게 연관되어 있으며, 낮은 불소 노출 수준에서의 영향을 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다는 결론을 내리고 있다.
이번 연구를 주도한 카롤린스카대학(Karolinska Institutet)의 마리아 키플러(Maria Kippler) 환경의학연구소 부교수. [사진출처(Photo source) = 카롤린스카연구소(Karolinska Institutet)]
스웨덴의 의과대학인 카롤린스카대학(Karolinska Institutet)의 마리아 키플러(Maria Kippler) 환경의학연구소 부교수와 연구팀들이 수행한 새로운 연구에 따르면, 태아기 동안(어머니가 불소에 노출된 결과) 불소에 상대적으로 적게 노출되거나 아이의 초기 나이에 불소가 지능에 영향을 미칠 수 있다고 밝혔다.
미국의 공중보건저널인 『환경보건전망(Environmental Health Perspectives)』에 게재된 이 연구를 위해, 마리아 키플러 부교수 연구팀은 식수에서 불소가 자연적으로 발생하는 방글라데시 시골 지역의 500명의 어머니와 그들의 자녀들을 추적하여 불소에 대한 초기 생애 노출과 어린이들의 지능 사이의 연관성을 조사했다.
심리학자들은 표준 IQ 테스트를 사용하여 5세와 10세 때 아이들의 인지 능력을 평가했다. 임신 중 산모와 5세 및 10세 어린이의 불소 노출은 소변 샘플의 농도를 측정했다.
소변 샘플은 식수, 식품 및 치과 제품(예 : 치약 및 구강 청결제) 등 모든 출처에서 지속적으로 노출되는 것을 반영했다. 소변 샘플은 사람들의 불소 노출을 가장 정확하게 판단하는 방법이다. 임산부의 소변 중 불소 농도가 증가하면 5세와 10세 자녀의 지능이 감소하는 것과 관련이 있다.
불소 농도가 가장 낮더라도 어린이의 인지 능력이 감소하는 것과 관련이 있었다. 산모의 평균 소변 중 불소 농도는 0.63mg/L이었으며, 대부분의 농도는 0.26∼1.4mg/L 사이였다. 아이들의 5세와 10세 평균 소변 불소 농도(각각 0.62mg/L와 0.66mg/L)는 임신 중 어머니와 유사했다.
5세 어린이의 소변 내 불소 농도와 지능 사이의 연관성을 찾지 못했다. 이는 노출 시간이 짧거나 특히 뼈에서 체내 불소가 흡수되고 저장되는 양의 차이가 커 어린 아이들의 소변 내 불소 농도가 신뢰할 수 없기 때문일 수 있다.
마리아 키플러 부교수 연구팀은 어린이의 소변 불소 농도뿐만 아니라 연구 대상 어린이의 무작위 하위 집합에 대해 10세 시점에 식수의 불소 농도를 측정했다. 평균 0.20mg/L로 WHO의 식수 불소 가이드라인 값보다 훨씬 낮았다.
식수의 농도는 소변의 농도에 따라 추적되어 물이 주요 노출원임을 확인했다. 하지만 다른 출처에서 기여했을 가능성도 배제할 수 없었다. 치약의 불소는 충치 예방을 위해 중요하지만 양치질을 할 때 치약을 삼키지 않도록 권장하는 것이 중요하다.
5세 어린이의 소변 내 불소 농도와 지능 사이의 연관성을 찾지 못했다. 이는 노출 시간이 짧거나 특히 뼈에서 체내 불소가 흡수되고 저장되는 양의 차이가 커 어린 아이들의 소변 내 불소 농도가 신뢰할 수 없기 때문일 수 있다.
어린이의 소변 불소 농도뿐만 아니라 연구 대상 어린이의 무작위 하위 집합에 대해 10세 시점에 식수의 불소 농도를 측정했다. 평균 0.20mg/L로 WHO의 ‘식수 불소 가이드라인’ 값보다 훨씬 낮았다.
식수의 농도는 소변의 농도에 따라 추적되어 물이 주요 노출원임을 확인했다. 하지만 다른 출처에서 기여했을 가능성도 배제할 수 없었다. 치약의 불소는 충치 예방을 위해 중요하지만 양치질을 할 때 치약을 삼키지 않도록 권장하는 것이 중요하다.
불소는 방글라데시의 식수에서 자연적으로 발생한다. 방글라데시 사람들이 수도꼭지에서 식수를 모으기 위해 줄을 서고 있다. [사진출처(Photo source) = 몬가베이(Mongabay)]
제한사항(Limitations)
마리아 키플러 부교수 연구팀의 연구 한계는 각 시점에서 하나의 소변 샘플에서만 불소를 측정했다는 점이다. 흡수된 불소의 많은 부분이 몇 시간 안에 배설되기 때문에 한 번 측정하면 개인에게 불확실한 수준을 제공할 수 있다. 그러나 노출은 주로 물에서 발생하기 때문에 시간이 지남에 따라 섭취량이 다소 일정하다고 가정할 수 있다.
또 다른 한계는 사용된 지능 검사가 방글라데시 인구를 대상으로 표준화되지 않았다는 점이다. 그 결과, 우리는 그 결과를 인구 간 비교가 가능한 IQ 점수(평균 100점)로 변환하지 않았다.
우리의 연구 결과는 캐나다와 멕시코에서 이전에 잘 설계된 연구들을 뒷받침한다. 캐나다와 멕시코에서는 기존 WHO의 식수 불소 가이드라인 아래에서 얻은 노출 수준이 인지 발달 장애와 관련이 있었다.
최근 여러 국가의 여러 연구를 결합했을 때도 유사한 결과가 발표되었다. 낮은 노출 수준에서는 소변을 통한 불소 노출을 추정하는 연구가 음용수의 농도에만 의존하는 연구보다 인지 발달이 있는 연구가 더 결정적이라는 점이 주목되었다. 이는 노출을 부정확하게 추정하는 것이 인지 발달에 미치는 실제 영향을 평가하는 데 어려움을 초래할 수 있음을 강조한다.
종합해보면, 저노출 수준에서 불소가 아동의 지능에 미치는 영향에 대한 우려는 이번 연구를 통해 더욱 강화되었다. 특히 태아 발달 중 노출뿐만 아니라 아동기 노출이 장기화되는 것도 우려되는 것으로 보인다.
하지만 관찰 연구이기 때문에 인과관계에 대한 확실한 결론을 내릴 수는 없다. 저수준 불소 노출과 인지 발달에 대한 보다 잘 설계된 연구와 이를 유발할 수 있는 분자 메커니즘을 규명하기 위한 실험 연구가 여전히 필요하다. 종합적으로 볼 때, 이는 특히 어린이를 위한 식수, 식품, 치과용 제품에 대한 불소 건강 위험과 임계값을 검토할 수 있는 강력한 기반을 마련할 것이다.
[원문보기]
Our new study indicates maternal exposure to relatively low fluoride levels may affect intelligence in children
Fluoride occurs naturally in drinking water, especially well water, but the concentrations are generally low in public water supplies. In some countries, such as the US, Canada, UK, Australia and Ireland, fluoride is commonly added to the public water supply at around 0.7mg per litre to prevent tooth decay. The World Health Organization guideline for fluoride in drinking water is 1.5mg per litre.
Given the concern that fluoride in drinking water might affect children’s intelligence, the addition of this mineral to drinking water has become controversial. Consensus among researchers about the precise nature of the link between fluoridation and intelligence is lacking and the existing evidence is widely debated.
The US National Toxicology Program’s, part of the Department of Health and Human Services, most recent evaluation states with moderate confidence that higher fluoride exposure (above the World Health Organization guideline) is consistently associated with decreased child intelligence, while they conclude that more research is needed to understand the effects at lower fluoride exposure levels.
A new study my colleagues and I conducted found that relatively low exposure to fluoride during the foetal stage (as a result of the mother’s exposure to fluoride) or in the child’s early years may affect their intelligence.
For the study, which was published in Environmental Health Perspectives, we followed 500 mothers and their children in rural Bangladesh, where fluoride occurs naturally in the drinking water, to investigate the link between early life exposure to fluoride and children’s intelligence.
Psychologists evaluated the children’s cognitive abilities at five and ten years of age, using standard IQ tests. The exposure to fluoride in the mothers during pregnancy and children at five and ten years of age was determined by measuring the concentrations in urine samples.
Urine samples reflect the continuing exposure from all sources, such as drinking water, food and dental products (such as toothpaste and mouthwash). Urine samples are the most accurate way of determining fluoride exposure in people.
Increasing urinary concentrations of fluoride in pregnant women were linked to decreasing intelligence in their children at five and ten. Even the lowest fluoride concentrations were associated with decreases in the children’s cognition. The average maternal urinary fluoride concentration was 0.63mg per litre, with the vast majority of concentrations falling between 0.26 and 1.4mg per litre.
The children’s average urinary fluoride concentrations at five and ten years of age (0.62 and 0.66mg per litre, respectively) were similar to those of their mothers during pregnancy.
Among children who had more than 0.72mg per litre of fluoride in their urine by age ten, increasing urinary fluoride concentrations were associated with lower intelligence. In children with less fluoride in their urine, there were no consistent associations with their intelligence. So childhood exposure seemed to be less detrimental than the exposure during early foetal development.
Out of the cognitive abilities measured, associations of both maternal and child urinary fluoride concentrations were most pronounced with nonverbal reasoning and verbal abilities. There were no consistent differences between boys and girls.
We didn’t find a link between fluoride concentrations in the urine of the five-year-olds and their intelligence. This could be due to the shorter exposure time or that urinary fluoride concentrations aren’t as reliable in younger children owing to greater variations in how much fluoride is taken up and stored in the body, particularly in the bones.
As well as the children’s urinary fluoride concentration, the fluoride concentrations in drinking water were measured at the age of ten for a random subset of the studied children. The average was 0.20mg per litre, which is well below the WHO guideline value for fluoride in drinking water.
The concentrations in drinking water tracked with the concentrations in urine, confirming that water is a main source of exposure. Still, we couldn’t exclude the possibility that there were contributions from other sources. Fluoride in toothpaste is important for preventing tooth decay, but it’s important to encourage small children not to swallow the toothpaste during brushing.
Limitations
A limitation of our study is that we measured fluoride only in one urine sample at each time point. As a large fraction of the absorbed fluoride is excreted in some hours, one measurement may give uncertain levels for the individual. However, as the exposure largely comes from water it can be assumed that the intake is rather constant over time.
Another limitation is that the intelligence tests that were used have not been standardised for the Bangladeshi population. As a result, we did not convert the results to IQ scores (with an average of 100) that can be compared across populations.
Our findings support previous well-designed studies from Canada and Mexico, where exposure levels obtained below the existing WHO guideline for fluoride in drinking water were associated with impaired cognitive development.
Similar findings were recently provided when combining multiple studies from several countries. It was noted that at low exposure levels, findings with cognitive development were more conclusive among studies estimating fluoride exposure via urine than among studies that relied on concentrations in drinking water only. This highlights that imprecise estimation of the exposure can lead to difficulties in assessing the true impact on cognitive development.
Taken together, the concern about the effect of fluoride on children’s intelligence at low exposure levels is further strengthened by our study. In particular exposure during foetal development, but also prolonged childhood exposure seems to be of concern.
Still, as this is an observational study, no firm conclusions can be drawn about causalities. There is still a need for more well-designed research studies on low-level fluoride exposure and cognitive development, in combination with experimental studies to determine the possible molecular mechanisms driving it. Collectively, this will create a robust basis for reviewing fluoride health risks and thresholds for drinking water, foods, and dental care products, especially for children.
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