Increased Risk of Infant Mortality Associated with Pre- and Postnatal Exposures to PM2.5 in South Korea

Abstract

Evidence on the effect of pre- and postnatal exposures to PM2.5 on infant mortality is still scarce. Therefore, we examined the effects of pre- and postnatal exposures to PM2.5 on infant mortality using a 2010—2015 retrospective birth cohort data obtained from the Statistics Korea. We defined all-cause mortality as the total deaths from circulatory causes, respiratory causes, perinatal conditions, congenital anomalies, and sudden infant death syndrome. A total of 2,628,904 infants with 1,509 deaths were identified. We calculated mean PM2.5 concentrations using the Community Multiscale Air Quality (CMAQ) data for the following exposure periods: 1) first trimester (Exposure Period 1; EP 1); 2) second trimester (Exposure Period 2; EP 2); 3) third trimester (Exposure Period 3; EP 3); and postnatal periods (from birth to death or age of 1: Exposure Period 4; EP 4). We constructed two study designs, which are case-control design with propensity score (PS) match and retrospective cohort design with PS match. 1:2 match was conducted for the case-control design whereas 1:1 match was conducted for the retrospective cohort design. Match was controlled for infant’s sex, maternal age, gestational age, birth weight (<2500g, ≥2500g), and average temperature. Models were adjusted for infant’s residential city (city of residence/type of city), maternal education level, and season of birth. Conditional logistic analysis was conducted to take match into account. Results of adjusted conditional logistic regression analysis for the case-control design showed that a higher risk of infant mortality was associated with PM2.5 exposures in all of three trimesters. Odds ratios were 1.247 (95% confidence interval (CI): 1.090, 1.427) for EP 1, 1.160 (95% CI: 1.008, 1.335) for EP 2, and 1.184 (95% CI: 1.021, 1.373) for EP 3. In addition, results of adjusted conditional logistic regression analysis for the retrospective cohort design indicated that exposures to PM2.5 in the first and second trimesters might cause an elevated risk of infant mortality, with odds ratio of 1.346 (95% CI: 1.071, 1.692) for EP 1 and 1.536 (95% CI: 1.209, 1.951) for EP 2. Our findings suggest that prenatal exposure to PM2.5 may contribute to the increased risk of infant mortality.;최근 PM2.5 농도 증가에 따라 PM2.5의 건강영향에 관한 대국민 관심이 집중되었음에도 불구하고, 영아 사망률에 대한 PM2.5 출생 전 및 출생 후 노출 영향에 대한 증거는 아직 부족하다. 이에 따라 우리는 통계청으로부터 얻은 2010-2015년 자료를 이용하여 후향적 출생 코호트 자료를 구축, 영아 사망에 대한 PM2.5에 대한 산전, 산후 노출의 영향을 조사하였다. 순환기, 호흡기, 주 산기 상태, 선천성 기형 및 유아 돌연사 증후군으로 인한 사망을 총 사망으로 정의했고, 28일 이후에 사망한 영아들을 대상자로 지정하였다. 이에 따라, 1,509명의 사망자와 총 2,628,904 명의 대조군이 확인되었다. 임신 1분기 노출 (Exposure Period 1; EP 1), 임신 2분기 노출 (Exposure Period 2; EP 2), 임신 3분기 노출 (Exposure Period 3; EP 3), 출생 후 노출(Exposure Period 4; EP 4)로 노출 기간을 설정하였고, CMAQ 데이터를 사용하여 노출 기간별 평균 PM2.5 농도를 계산하였다. 우리는 성향 점수 매칭을 이용하여 케이스 컨트롤 연구 디자인과 후향적 코호트 연구 디자인을 적용하였다. 따라서 케이스 컨트롤 연구 디자인에 대해 1:2 매치를 수행하였고, 후향적 코호트 연구 디자인에 대해 1:1 매치를 수행하였다. 매칭은 유아의 성별, 임신 주수, 출생 체중 (<2500g, ≥2500g), 노출 기간별 평균 기온, 엄마의 나이에 따라 Greedy match 방법을 이용해 시행되었으며, 성향점수 차이가 0.2 이내인 대조군에서 짝을 뽑도록 조정하였다. 짝지은 데이터를 이용하여 조건부 로지스틱 모델 분석을 진행하였으며, 모델에 유아의 거주지 (거주 도시 / 도시 유형), 모성 교육 수준 및 출생계절을 보정변수로 사용하였다. 케이스 컨트롤 연구 디자인에 대한 보정 조건부 로지스틱 회귀 분석의 결과에서 임신 1, 2, 3분기 중 PM2.5 노출과 영아 사망 위험이 관련되었음을 나타내었다. 이를 오즈비로 나타내자면, 각 노출 시기 PM2.5의 사분위 범위 변화에 따라 EP 1의 경우 오즈비가 1.247 (95% Confidence Interval (CI): 1.090, 1.427)로 나타났고, EP 2의 경우 1.160 (95% CI: 1.008, 1.335), EP 3의 경우 1.184 (95% CI: 1.021, 1.373)로 나타났다. 후향적 코호트 연구 디자인의 보정 조건부 로지스틱 회귀 분석의 결과에서는 임신 1분기와 2분기 PM2.5 노출이 영아 사망과 유의한 결과를 보였다. 즉, EP 1의 경우 오즈비가 1.346 (95% CI: 1.071, 1.692)로 나타났고, EP 2의 경우 1.536 (95% CI: 1.209, 1.951)로 나타나 통계적 유의성을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 우리 연구는 PM2.5에 대한 출생 전 노출이 영아 사망의 위험 요소가 될 수 있음을 시사한다.