임신 중 담배가 청소년 뇌에 미치는 영향: 대규모 ABCD 연구 분석

임신 중 흡연의 영향을 10년 후 아이의 뇌 스캔에서 확인할 수 있을까요? 5,417명의 아동을 대상으로 한 대규모 종단 연구(ABCD 프로그램)에서 과학자들은 9~10세에서 11~12세까지 피질의 두께와 면적이 어떻게 변했는지 추적하고, 자궁 내에서 담배 및/또는 알코올에 노출된 아동의 변화 경로를 비교했습니다. 결론은 명확하고 명확합니다. 태아기 담배 노출은 피질, 특히 전두엽 영역의 피질 얇아짐을 더 빠르게 유발하는 반면, 이 연령대에서 알코올의 경우 유의미한 연관성이 발견되지 않았습니다. 얇아짐 자체는 청소년기 뇌 성숙의 정상적인 과정이지만, "담배에 노출된" 아동의 경우 피질 얇아짐이 더 빠르고/또는 더 일찍 발생하며, 이는 외적인 행동 문제 및 수면 장애와 관련이 있습니다.

배경

태아기 담배(PTE)와 알코올(PAE) 노출은 발달 중인 뇌에 가장 흔하고 예방 가능한 위험 요인 중 하나입니다. 니코틴과 담배 연기의 다른 성분들은 태반을 쉽게 통과하여 혈관 긴장도, 태아의 산소 공급, 그리고 신경망 형성에 영향을 미칩니다. 에탄올은 잘 알려진 기형 유발 물질로, 고용량에서는 다양한 태아 알코올 장애(FASD)를 유발하고, 저용량에서는 더욱 미묘한 신경인지 및 행동적 영향을 미칩니다. 임상 관찰 결과, PTE/PAE는 소아 및 청소년의 행동 문제, 주의력 결핍, 수면 장애, 그리고 학습 장애 발생 위험을 높이는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다.

대뇌 피질은 일반적으로 사춘기에 "재구조화"를 겪습니다. 피질은 점차 얇아지고(시냅스 "가지치기"와 수초화가 일어남), 피질 면적은 영역별로 불균등하게 변화합니다. 따라서 태아기 요인의 영향을 평가하는 데는 종단적 자료가 특히 중요합니다. 단순히 "특정 연령에서 피질이 얼마나 얇아졌는가"뿐만 아니라, 시간이 지남에 따라 피질의 두께와 면적이 어떻게 변하는지도 중요합니다. 이전에는 많은 연구가 단면적 연구였고, 표본 수가 적었으며, 담배와 알코올을 혼합하여 노출되었기 때문에 각 요인의 기여도를 분리하고 "정상적인" 청소년기 발달 궤적이 시간이 지남에 따라 가속화되는지 아니면 시작점이 변하는지 이해하기 어려웠습니다.

또 다른 방법론적 과제는 노출 자체를 평가하는 것입니다. 산모를 대상으로 한 사후 조사가 더 일반적이며, 바이오마커(예: 코티닌)를 통해 데이터를 확인하는 경우는 드뭅니다. 사회경제적 지위, 부모의 정신 건강, 다른 약물 사용, 간접 흡연과 같은 관련 요인들도 영향을 미칩니다. 이 모든 것을 위해서는 여러 차례 MRI 검사를 시행한 대규모 대표 코호트, 표준화된 영상 처리, 그리고 다중 비교를 위해 조정된 엄격한 통계가 필요합니다.

ABCD 프로젝트 데이터가 채워지는 틈새는 바로 이 부분입니다. 세계 최대 규모의 뇌 발달 종단 연구인 이 연구에서는 수천 명의 아동을 대상으로 MRI, 인지 및 행동 검사를 반복적으로 실시합니다. 이러한 배열을 통해 PTE와 PAE의 영향을 분리하고, 9~12세라는 주요 연령대에서 피질 두께/면적의 영역별 궤적을 살펴보고, 이를 충동성, 행동 증상, 수면의 질과 같은 외적 증상과 연관시킬 수 있습니다. 실질적인 동기는 명확합니다. 자궁 내 흡연 흔적이 전두엽 영역에서 특히 피질 변화의 가속화로 나타난다면, 이는 임신 계획 및 임신 중에 엄격한 금연 프로그램을 시행해야 한다는 주장을 뒷받침하며, PTE가 확진된 아동의 수면과 행동을 의도적으로 모니터링해야 할 이유이기도 합니다. 이론적으로 이러한 결과는 담배 노출과 담배 독성 물질이 미세아교세포와 시냅스 가지치기에 미치는 영향에 따른 "가속화된 생물학적/후성유전학적 노화"라는 가설과 일치하며, 이러한 가설은 장기적인 추적 관찰을 통해 추가 검증이 필요합니다.

누가 어떻게 연구했는가

• 코호트: ABCD 참여자 5,417명(미국 내 21개 센터). 기준 시점 평균 연령은 9.9세였고, 추적 관찰 시점 평균 연령은 11.9세였습니다. 방문 간격은 약 2년이었습니다.
• 노출: 보호자 설문 조사를 통해 평가한 임신 전 알코올 노출(PAE)과 담배 노출(PTE) - 임신을 인지하기 전과 후에 해당합니다.
• 결과: 68개 부분 영역의 피질 두께 및 면적, 행동 척도(CBCL, BIS/BAS, UPPS), 수면 장애 척도. 분석 - 다중 비교 보정(FDR) 포함.

첫째, 발달 기준입니다. 평균적으로 모든 아동은 나이가 들면서 피질이 얇아지고, 각 영역의 영역은 커지거나 작아질 수 있습니다. 이는 청소년기 성숙의 자연스러운 궤적입니다. 이러한 배경에서 연구진은 PAE/PTE 아동의 이러한 궤적이 "영향을 받지 않은" 또래 아동과 비교하여 변화하는지 살펴보았습니다.

주요 결과

• 알코올: 9~12세에서는 피질 두께/면적이나 시간 경과에 따른 변화와 유의미한 연관성이 발견되지 않았습니다.
• 담배:
  • 이미 "절단 중" - 피질은 중앙 주변 영역(양쪽 해마 주변 피질, 좌측 외측 궤도전두엽 피질)에서 더 얇습니다. 부분 r≈0.04, P <0.001, FDR 보정
  • 시간이 지남에 따라 11개 전두엽 영역과 2개 관자엽 영역에서 더 빠른 얇아짐(양쪽 주둥이 중간 전두엽, 상측 전두엽, 내측 궤도전두엽, 주둥이 전대상피질, 오른쪽 궤도근부와 삼각근부 등 포함; |r|≈0.04, P <0.001).
• 행동: 얇아지는 속도가 빠를수록 외재화 행동 문제, 충동성(부정적 긴박감), 재미 추구, 수면 장애에 대한 점수가 높아집니다. 연관성은 약하지만 재현 가능하며(일반적으로 |r|≈0.03-0.05), 주로 PTE가 있는 어린이에게 나타납니다.

저자들은 이러한 연관성을 신중하게 해석합니다. 아마도 단순히 "더 빠른" 얇아짐의 문제가 아니라, 동일한 과정의 더 빠른 시작일 수 있습니다. 관례적으로 "곡선이 왼쪽으로 이동합니다." 이는 태아기/현재 담배 노출 환자의 가속화된 후성유전학적 노화와 DNA 메틸화, 피질 두께 및 시냅스 "가지치기" 간의 관계에 대한 문헌을 통해 뒷받침됩니다. 이는 아직 가설이지만, 담배가 청소년기 초기에 알코올보다 더 광범위하고 지속적인 신호를 보내는 이유를 설명합니다.

실무와 정책에 중요한 것은 무엇입니까?

• 임신 중 담배 노출에 안전한 수준은 없습니다. 이 연구 결과는 임신 계획 및 임신 초기에 적극적인 금연 프로그램을 시행할 것을 뒷받침합니다. 임신 초기 흡연자 금연(PTE)의 효과는 임신 중 흡연(PAE)보다 더 광범위하고 안정적입니다.
• 발달 모니터링: PTE가 확인된 어린이의 경우 행동과 수면을 더 면밀히 모니터링해야 합니다. 이는 대뇌 피질의 빠른 얇아짐과 관련이 있는 것으로 나타났습니다.
• 부모와의 소통. "얇은 피질"은 진단이 아니라 진행 경로의 바이오마커이며, MRI 수치가 아닌 특정 문제(수면, 충동성, 외상 증상)를 고려해야 한다는 점을 설명하는 것이 중요합니다.

몇 가지 방법론적 세부 사항 - 이 데이터를 신뢰할 수 있는 이유

• 하나의 "슬라이스" 대신 종단적 설계(약 2년 간격의 두 MRI 지점)를 적용하면 연령 차이와 실제 역학을 혼동할 위험이 줄어듭니다.
• 대규모 표본과 엄격한 통계: 5417명의 어린이, 각 반구의 68개 지역 분석, FDR 통제.
• 사후 검증: "임신 사실을 알게 된 후에도 계속 흡연함"/"아니오"로 구분했을 때 효과가 약합니다. 아마도 일부 산모들이 흡연량을 과소평가하거나 노출 시간의 차이가 중요할 것입니다. 이것이 주요 결론을 무효화하는 것은 아닙니다.

제한

• 자가 보고 노출. 바이오마커(예: 코티닌)가 없다는 것은 PTE/PAE 평가에 오류가 있을 수 있음을 의미합니다. 저자들은 이 점을 명시적으로 인정하며 향후 ABCD 파동에서 이를 수정할 것을 제안합니다.
• 관찰 기간: 이 연구는 초기 청소년기를 다루며, 알코올의 영향은 더 일찍/더 늦게 나타날 수 있으며, 피질하 영향은 여기에서 분석되지 않았습니다.
• 연관성 ≠ 인과관계. 이는 실험이 아니라 신중하게 통제된 연관성이며, 메커니즘(후성유전학적 메커니즘 포함)의 확인이 필요합니다.

과학은 앞으로 어디로 갈까?

• 노출 바이오마커(코티닌)를 추가하고 관찰 기간을 청소년기 후반까지 연장합니다.
• 해부학과 기능을 연결합니다: 인지 테스트, 행동 과제, 야간 수면다원검사 - 어떤 기능이 급격한 얇아짐에 더 "민감한지" 파악합니다.
• 개인 데이터 수준에서 후성유전학적 연결(DNA 메틸화 ↔ 피질 변화율)을 테스트합니다.

결론

뇌에서 자궁 내 담배 흔적은 수년 후에도 관찰됩니다. 이는 청소년기에 나타나는 정상적인 피질 얇아짐, 특히 전두엽 피질 얇아짐이 가속화되거나 조기에 시작됨을 의미합니다. 이러한 궤적은 더 빈번한 행동 및 수면 문제와 관련이 있습니다. 9~12세의 음주에서는 이러한 징후가 나타나지 않습니다.

출처: Marshall AT 외. 청소년의 산전 담배 및 알코올 노출과 대뇌피질 변화. JAMA Network Open, 2025;8(6):e2516729. doi:10.1001/jamanetworkopen.2025.16729