그러므로 우리나라에서 가장 흔한 질병은 알려진 바와 같이 고혈압이나 당뇨병이 아닌, 바로 흡연이라고 볼 수 있는 것이다.
과거 긴 세월동안 흡연은 구강질환을 악화시키거나 구강암을 유발하는 등 국소적 위험인자로 작용할 뿐만 아니라 심근경색, 뇌경색의 최대위험 요소임과 동시에 폐암을 비롯한 각종 암의 가장 큰 유발인자로 지적되어 왔다.
특히 흡연은 치주질환을 비롯한 각종 구강질환을 악화시키고 구강암의 발생 율을 최고 18배까지 증가시키며 임플란트의 실패율도 두 배나 높이는 것으로 나타났다.
토론토 대학에서 시행된 최근의 연구는 흡연이 임플란트 식립과 유지에 부정적인 영향을 미친다고 보고하였다. 1852개의 임플란트로 치료된 완전 또는 부분 무치악 환자 464명에서 Branemark 임플란트(Noble Biocare)의 성공적인 유지비율을 흡연과 관련하여 실험하였다. 이 실험에서 임플란트 실패시기, 성별, 나이, 식립한 의사, 식립시기, 임플란트 길이, 직경, 식립부위, 보철물 디자인과 교합적인 요소등과 연관하여 임플란트 생존에 대한 흡연의 영향을 평가한 결과 흡연과 연관된 임플란트의 실패율은 7.72%(143개 임플란트)로 분석되었다.
그리고 다변성 생존분석결과 조기 임플란트 실패가 1차 수술시기의 흡연, 임플란트 길이, 임플란트 식립 부위와 유의하게 관련되었고, 후기 임플란트 실패는 25담배 년(하루에 흡연한 담배 갑 수와 흡연 연수의 곱) 이상인 경우에 흡연경력, 임플란트 길이, 임플란트 식립 위치와 유의하게 관련되는 실패율의 상승치를 나타냈다.
담배연기 중 임플란트에 영향을 미치는 유해성분은 니코틴과 TCDD(Aryl hydrocarbon;다이옥신), 그리고 일산화탄소이다. 이들이 임플란트에 미치는 영향을 살펴보기로 한다.
(1) 임플란트 식립 부위의 산소공급 저하
담배로 인한 산소공급 저하는 첫째, 혈관수축에 의한 것이다. 흡입된 니코틴(Nicotine)에 노출되면 소동맥 혈관의 수축에 의한 혈류감소가 일어나는 것이 관찰된다. 생쥐를 대상으로 한 실험에서 혈관내경은 흡연 후에 흡연 전 수준의 92.9%로 감소하였고 이로 인해 순환되는 혈류는 흡연 후 12%나 저하되었다.
니코틴은 담배연기의 미립자 물질을 구성하는 질소계염 형태로 무색무취의 유독성 알칼로이드이다. 니코틴과 같은 유독성 알칼로이드는 국소적 자극을 주고 피부를 통해 급속히 흡수되며 급성독성이 매우 높아 대량투여 시 인간을 수분 내에 사망에 이르게 할 수 있다.
단 60mg의 니코틴만이라도 일시에 경구 투여되면 성인 대부분에게 치명적일 정도로 독성이 높다. 그러나 저용량을 지속적으로 투여하는 경우에 나타나는 만성적 전신독성은 낮아서 하루에 니코틴 280mg까지도 급성증상 없이 흡수될 수 있다.
니코틴은 강력한 습관성을 갖게 해 담배를 일단 피우기 시작하면 끊지 못하게 하며 흡연이라는 나쁜 생활습관을 지속하게 한다.
자율신경절의 자극을 통해 중독성의 교감신경계 흥분작용을 나타내는 천연 알칼로이드에는 두 가지가 존재하는데 니코틴은 이중의 하나이다. 다른 하나는 lobeline으로서 니코틴과 유사한 작용을 많이 지니고 있으나 효능은 더 약한 편이다.
흡연을 통해 니코틴이 흡수되면 빠른 시간 내에 혈액 뇌장벽(bloodbrain barrier)을 뚫고 뇌에 도달, 도파민과 같은 신경전달물질의 분비를 촉진시킨다.
즉 Nicotine이 우리 몸에 들어오면 일단 α-4-β-2신경세포성 아세틸콜린 수용체에 높은 친화력으로 결합함으로써 교감신경계를 자극하여 강력한 신경절 흥분 및 중추신경계 흥분제로 작용한다.
니코틴은 또한 특이적인 수용체에 의해 매개되는 과정을 거쳐 자율신경절과 신경단말에 작용하여 노르아드레날린 또는 아세틸콜린을 유리시켜 혈관수축작용을 나타낸다.
‘Sarin’ 등에 의해 발표된 연구 결과에 의하면 오직 한 개피의 담배에 의해서도 흡연 후 약 1시간 동안 손가락의 혈류량이 무려 40%나 감소할 수 있다고 한다.
그리고 둘째는 카복시헤모글로빈의 생성에 의한 산소운반 능력의 저하이다.
담배연기는 3~6%의 일산화탄소를 함유하는데 이 일산화탄소는 폐 모세혈관의 헤모글로빈과 결합하여 카복시헤모글로빈을 생성한다. 일산화탄소가 보유하는 헤모글로빈과의 결합친화성은 산소보다 200배나 더 크다. 그 결과 산소해리곡선이 좌측으로 이동하여 적혈구로부터 산소가 덜 해리되고 조직으로 관류되는 산소량은 정상상태에 비해 몇 분의 일까지 줄어들어 창상치유가 지연된다.
(2) 수술부의의 영양공급저하
조직을 순환하는 관류 혈류량의 감소는 임플란트 식립수술로 손상이 일어난 다음 재생을 필요로 하는 조직으로 들어가야 될 각종 영양소의 농도를 저하시킨다. 이처럼 국소적 영양공급저하로 인한 문제는 만성질환이나 당뇨병 등이 있는 환자의 경우에서 더욱 빈발한다.
특히 흡연의 영향을 많이 받는 아스코르빈산, 즉 비타민 C는 대개의 생물체에서 체내 합성이 가능하나 사람, 원숭이, 기니아피그 등에서는 합성되지 않는 필수영양소이다. 비타민 C는 산화 라디칼을 소거하는 능력을 소유해 퇴행성으로 인한 각종 질환을 예방하며 인체의 재생능력을 저하시키는 지용성 라디칼 등을 제거한다. 또한 적혈구 세포막(Miki 등의 연구, 1989)과 산화적 인산화가 진행되는 미토콘드리아 내막의 손상을 억제하는데도 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 이러한 효과는 비타민 C의 O2-OH·, NO·, SO·기 소거능력에 의한 것이다.
이와 같은 여러 가지 작용들에 의해 수용성인 비타민 C(vitamin C)는 콜라겐, 프로테오글리칸(연골성분)이나 치아, 뼈 등의 matrix의 합성에 주요기능을 담당하고 수용성 항산화제로서 필수적인 역할을 한다. 그러므로 혈류저하에 의한 아스코르빈산의 국소적 결핍증은 염증성질환을 악화시키고 치유를 지연시켜 임플란트의 실패를 초래하는 원인으로 작용한다.
(3) 임플란트 주위의 골 형성저하
‘Ostego’와 ‘Centeno’ 의 연구보고에 따르면 심한 흡연자(하루 20개피 이상 흡연)와 비흡연자 간에 비교된 신체 내 모든 골격부위의 뼈의 강도가 비흡연자보다 뚜렷한 저하를 나타냈으며 이는 흡연으로 인한 골 량의 감소결과라고 결론지었다.
‘De Bruyn H’, ‘Collaert B’등은 흡연이 골 유착과 연관된 치과 임플란트의 실패율 증가를 확인했으며 ‘Bain’과 ‘Moy’는 1200개 이상의 치과 임플란트를 평가한 연구에서, 비흡연자나 가벼운 흡연자에 비하여, 중등도내지 심한 흡연자인 경우에서 제4형 골질이 두 배나 많은 것을 발견하였다.
이와 같이 흡연은 임플란트의 성공율과 밀접한 관계가 있는 골밀도를 감소시킴으로써 불량한 골질을 초래시켜 임플란트를 실패에 이르게 한다.
담배연기 산물 중 하나인 다이옥신, 즉 Aryl hydrocarbon(Ah)을 비롯한 다양한 담배연기 산물은 골 형성과정중의 세포증식과 골 모세포의 분화단계에서 이를 억제하는 작용을 하여 임플란트의 골 유착반응을 저해한다.
정상적인 골 내의 다이옥신 수용체, 즉 Aryl hydrocarbon Receptor(AhR)는 뼈에서 비 정상적인 과골화(hyperossification)와 관련되는 질환이나 상태를 억제하는 고유작용을 갖고 있는 것으로 보인다. 이러한 작용이 발견되는 경우는 골화근염(myositis ossificans)이나 총관절 성형술 후에 나타나는 이소성골형성 등을 그 예로 들 수 있다.
담배연기속의 성분인 TCDD,즉 Aryl hydrocarbon은「폴리염화디벤조·파라(P)·다이옥신(PCDD)과 폴리염화디벤조프란(PCDF)」의 총칭으로 모두를 ‘다이옥신류’ 라고 한다. Dioxin이라는 것은 2개의 벤젠고리가 2개의 산소로 결합되어 있는 TCDD의 구조 중 2개의 산소(Oxins)라는 의미다.
AhR은 담배연기중의 Aryl hydrocarbon이 결합하는 표적기관이다. AhR은 전사요소중 기본적인 helix-loop-helix구조를 가진 110kDa 단백질이다. 세포질에서 heat shock protein 90에 결합된 형태로 발견되는 AhR은 TCDD, 즉 Ah와 같은 리갠드(Ligand)와 결합하면 heat shock protein 90이 분리되고 AhR 리갠드 복합체(Receptor binds ligand)가 형성된다.
그렇게 형성된 AhR 리갠드 복합체가 AhR Nuclear Translocator(ARNT)와 합쳐져서 핵 내로 이동한다. 이 복합체는 다수의 phase I 과 phase II 효소유전자 촉진인자 상류에 위치한 TCDD(다이옥신)반응증강인자 DNA에 결합, cytochrome p450 1A1(CYP1A1)효소를 생성시킨다. CYP1A1효소는 AhR 리갠드를 전문적 발암성 및 골 형성 장애를 일으키는 화합물질로 대사 전환시키는 Aryl hydrocarbon Hydrolase의 활성을 담당한다.
(4) 임플란트의 초기고정력 저하?
‘Ramp WK’와 ‘Lenz LG’등에 의해 이루어진 동물실험에 의하면 뼈에서 분리, 배양된 골모세포에 100~600mg/ml 농도로 니코틴을 적용한 경우 교원질의 합성이 감소되고 염기성 인산분해효소(alkaline phosphatase; AP)의 활성도 감소되는 것으로 나타났다.
즉 동물실험 결과에 의하면 쥐의 두개골에서 유래된 골모세포는 TCDD에 노출된 후 분화 중에 증가해야만 될 표지자인 AP(alkaline phosphatase)와 osteocalcin의 발현을 증가시키지 않는 것이 발견된 것이다.
이로 인한 New bone의 형성지연은 임플란트의 경계에 고도로 석회화된 osteopontin, osteonectin, osteocalcin등으로 이루어지는 cement line의 형성도 저해하여 임플란트 시술 후 초반기의 고정력 저하를 야기한다. 이는 고정력에 관한 기계적인 문제뿐만 아니라 성공적인 골 유착반응을 늦춤으로써 결과적으로 임플란트의 약화를 초래한다.
한 연구 결과에 따르면 임플란트 식립 시기에 흡연했던 환자는 비흡연자(13.33%)에 비하여 통계학적으로 높은 임플란트 실패율(23.08%)을 보였다.
결론적으로 흡연에 의해 야기되는 여러 가지 위해작용에 의하여 임플란트 성공률역시 비흡연자에 비하여 현저히 감소되는 것이다.
(5) 염증반응에 의한 치유지연
흡연자와 비흡연자에서 분리한 백혈구가 주화성(chemotaxis)자극에 반응하는 능력실험 결과 비흡연자에 비해 흡연자는 인체순환혈액 내 다형핵 백혈구의 이주, 고형물질의 탐식, 특정 산화-환원계의 유발, 탐식 중 산소 소비량 같은 여러 단계의 기능이 저하된 것으로 나타난다.
골 내 임플란트 식립은 외과적 술식에 의한 골 함요부의 형성과 임플란트 삽입 과정을 포함한다. 이러한 과정에서 국소 혈장단백질이 임플란트의 표면에 급속히 흡착된다.
혈소판이 임플란트 계면과 접촉하면 활성화되어 세포내 과립이 방출되는데 이 결과 adenosine nucleopeptides, serotonine, histamine 등이 유리되어 혈소판 응집과 국소적인 혈전의 형성이 초래된다. 동시에 혈소판 유래 성장인자(PDGF), 인슐린 유사 성장인자((IGF)-Ⅰ,Ⅱ, 변형성장인자(TGF), Interlukin-Ⅰ(IL-Ⅰ)과 같은 다양한 사이토카인이 염증단계에서 국소적인 세포성분으로부터 유리된다.
이와 같이 다양한 사이토카인의 기능은 부착분자의 생산을 조절하고 혈관화 속도와 교원질 합성을 증가시키며 골 대사를 조절하고 파골세포를 활성화 하는 것 등이다. 그런데 흡연으로 인한 항체반응의 변화, 대식세포수의 감소, T임파구 증식변화, T-helper 임파구의 수적인 감소 등은 수술초기의 치유지연을 유발하여 임플란트의 실패율을 증가시킨다.
