Air pollution, climate change, and kidney disease-related mortality using multi-country database

Abstract

The aging population and changes in dietary habits are contributing to an increase in kidney disease. Although recent studies have suggested air pollution and heat as risk factors for incident kidney diseases, the kidney disease-related mortality risk has remained unexplored. Moreover, given the anticipated rise in temperature due to climate change, there is a need to quantify the kidney disease burden related to high temperature to facilitate appropriate responses. Therefore, this dissertation includes three aims—1) to examine the association between air pollution and kidney disease-related mortality, 2) to examine the association between high temperature and kidney disease-related mortality with a role of humidity, and 3) to project the future impact of climate change on heat-attributed kidney disease-related mortality. This dissertation includes 206 locations (cities) across 11 countries, although the number of countries included in each analysis differs. The kidney disease-related death was defined as the death with kidney disease based on the International Classification of Disease 10th Revision (ICD-10) codes N00–N39. To estimate the association between air pollution and temperature and kidney disease-related death, a novel case time series design was applied using a fixed-effects model with a quasi-Poisson family to account for overdispersion. Air pollution and temperature was fitted using a distributed lag linear or non-linear model, respectively. I employed current and future daily mean temperature series under two climate change scenarios from 18 general circulation models to project the heat-related kidney disease-related death. I found that air pollution exposure was associated with an increased risk of acute kidney injury-related mortality in 136 locations across six countries with relative risks (RRs) of 1.052 (95% confidence interval [CI]: 1.003, 1.103) for 5 µg/m3 increase in PM2.5, 1.022 (95% CI: 0.994, 1.050) for 10 µg/m3 increase in warm-season O3, and 1.022 (95% CI: 0.982, 1.063) for 10 µg/m3 increase in NO2. A positive association was also observed between summer temperature and kidney disease-related mortality risk in 107 locations across seven countries, with RR at 30.5℃ compared to 26.3℃ of 1.08 (95% CI: 1.01, 1.15). Further, the risk of kidney disease-related death associated with heat was evident under high humidity conditions compared to low humidity conditions. The excess kidney disease-related mortality attributable to heat increased in 2080–2099 compared to 2000–2019 by 3.9% (95% empirical confidence interval [eCI]: 2.9%, 4.6%) under the most plausible intermediate scenario and 10.6% (95% eCI: 7.8%, 12.2%) under the highest greenhouse gas emission scenario in 203 locations of 10 countries. East Asia countries such as Japan and South Korea would experience a slower increase in heat-related kidney disease-related death toward the end of the century under both climate change scenarios, compared to other countries. This dissertation provides worldwide scientific evidence that exposure to ambient air pollution and high temperature can be risk factors for kidney disease-related death. In addition, the findings of the projection analysis emphasize the importance of mitigation policies for regulating climate change and alleviating the related risk of kidney disease-related mortality.;인구 고령화와 식습관 변화로 인해 신장질환의 발생률과 유병률은 증가하고 있다. 최근 역학 연구들이 대기오염과 고온을 신장질환 발생의 위험요인으로 제시하고 있지만, 신장질환관련 사망의 위험에 대해서는 거의 연구된 바가 없다. 또한, 증가하는 신장질환의 사회경제적 부담에 적절하게 대응하기 위하여, 기후변화로 인한 온도증가가 미래의 신장질환관련 사망에 미치는 영향을 살펴볼 필요가 있다. 따라서 본 학위논문은 크게 세가지 연구 목적을 가지고 있다. 첫째, 대기오염과 신장질환관련 사망의 연관성을 확인하고, 둘째, 고온 노출과 신장질환관련 사망의 연관성을 확인하고, 마지막으로 기후변화가 고온으로 기인된 신장질환관련 사망에 미치는 미래 영향을 예측하고자 하였다. 본 연구는 11개 국가의 206개 지역을 대상으로 하며, 캐나다, 에콰도르, 이란, 일본, 포르투갈, 루마니아, 남아프리카공화국, 한국, 스페인, 대만, 영국을 포함하고 있으며, 연구 목적별로 분석에 포함된 국가 수는 상이하다. 신장질환관련 사망은 질병 및 관련 건강문제의 국제 통계 분류 10차 개정판(ICD-10)을 사용하여 N00-N39의 진단코드가 기록된 사망으로 정의하였다. 대기오염 노출은 급성신손상 관련 사망의 위험 증가와 연관성을 보였으며, PM2.5 5µg/m3 증가 당 상대위험도는 1.052(95% 신뢰구간: 1.003, 1.103), O3 10µg/m3 증가 당 상대위험도는 1.022(95% 신뢰구간: 0.994, 1.050), NO2 10µg/m3 증가 당 상대위험도는 1.022(95% 신뢰구간: 0.982, 1.063)으로 나타났다. 여름철 온도와 신장 사망의 위험도 양의 연관성을 보였으며, 일평균 기온이 26.3℃인 날에 비해 30.5℃일 때의 상대위험도는 1.08(95% 신뢰구간: 1.01, 1.15)였다. 고온으로 인한 신장질환관련 사망의 위험은 낮은 습도에서 보다 높은 습도에서 더 현저하게 나타났다. 2080-2099년에 고온으로 인한 초과 신장질환관련 사망을 2000-2019년과 비교했을 때, SSP2-4.5 시나리오에서는 3.9%p(95% 경험적 신뢰구간: 2.9%p, 4.6%p) 증가했고, SSP5-8.5 시나리오에서는 10.6%p(95% 경험적 신뢰구간: 7.8%p, 12.2%p) 증가하는 것으로 예측되었다. 이러한 증가 양상은 일본, 한국과 같은 동아시아 국가에서 다른 국가들에 비해 완만한 것으로 나타났다. 이 학위논문은 대기오염과 고온 노출이 신장질환관련 사망의 잠재적 위험 요인이 될 수 있다는 다국가 기반의 근거를 제시한다. 또한, 기후변화를 조절하고 이와 관련한 신장질환관련 부담을 완화하기 위해서는 기후변화 완화 정책이 필요할 것임을 시사한다.