전자담배에 '시원한 맛'을 내기 위해 첨가되는 멘톨과 합성 냉각제가 심장을 조절하는 자율신경계의 불균형을 심화시키고 부정맥 발생 위험을 높이는 것으로 나타났다. 미국 루이빌 대학교(university of louisville) 의과대학 연구팀은 실험용 쥐와 인간의 유도 만능 줄기세포에서 배양한 심장 세포를 대상으로 전자담배 증기 흡입이 심장 전기 신호에 미치는 영향을 분석했다.

이번 연구는 최근 보고된 전자담배 관련 돌연 심정지 사례들과 관련하여, 개별 첨가물들이 심장 전기 기능 장애에 미치는 영향을 직접적으로 규명했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀은 니코틴이 포함된 기본 전자담배 용액에 멘톨이나 합성 냉각제(더블유에스-3, 더블유에스-23)를 농도별로 추가하여 쥐에게 흡입하게 한 뒤 심박수와 심전도를 관찰했다. 그 결과 멘톨을 포함한 모든 종류의 냉각제는 전자담배 기본 용액이 유발하는 자율신경계 불균형 현상을 급격히 악화시켰다.

특히 최근 전자담배 업계에서 많이 쓰이는 고농도 조건의 '더블유에스-3'과 '더블유에스-23'은 심장이 비정상적으로 일찍 뛰는 심실 조기 박동과 같은 심각한 부정맥 발생을 뚜렷하게 증가시켰다. 연구팀은 이러한 부작용이 냉각제로 인해 연기 자극이 줄어들면서 니코틴을 더 많이 흡입했기 때문일 가능성도 조사했으나, 혈중 니코틴 수치에는 변화가 없는 것으로 나타났다. 부정맥 증가의 원인이 니코틴 과다 흡수가 아닌 냉각제 성분 자체의 독성 때문임을 확인한 것이다.

심실성 부정맥은 교감신경 과활성화 및 재분극지연과 깊은 연관이 있었다. 쥐가 전자담배 연기를 흡입하는 동안 이 두 현상이 동시에 관찰됐으며, 그중에서도 '더블유에스-23' 냉각제는 부정맥 위험과 가장 강력한 상관관계를 보였다.

연구팀은 자율신경계의 개입을 배제하고 첨가물이 심장 근육에 미치는 직접적인 독성을 확인하기 위해, 인간 유도 만능 줄기세포 유래 심장 세포 실험도 병행했다. 그 결과 신경계의 영향이 없는 상태에서도 냉각제 고유의 위험성이 입증되었다. 체내 교감신경이 자극된 상황과 유사한 조건을 만들고 배양된 심장 세포에 냉각제 농도를 높였을 때, 심장 세포의 박동수가 느려지고 전기 신호 회복 시간이 단축되는 등 세포 자체의 생리학적 특성이 직접적으로 변하는 현상이 관찰되었다.

연구의 교신저자인 미국 루이빌 대학교 의과대학 생리학과의 알렉스 p. 칼(alex p. carll) 박사는 "이러한 데이터는 냉각제가 자율신경 조절 및 전기 신호 회복 시간을 급격히 변화시킴으로써 농도에 비례해 전자담배의 부정맥 유발성을 높인다는 것을 보여준다"라고 설명했다.

이어 "향후 인체 대상 연구를 통한 확인이 필요하다"라며 "그럼에도 이러한 비니코틴성 첨가물은 전자담배의 심장 독성을 악화시킬 수 있다"라고 전했다. 또한 "특히 교감신경 자극이나 전기 신호 회복 지연에 취약한 사람에게는 부정맥 위험이 더 클 수 있다"라고 덧붙였다.

이번 연구 결과(influence of cooling agents on the arrhythmogenic and autonomic effects of electronic cigarettes in an in vivo model: 전자담배 생체 내 모델에서 냉각제가 부정맥 유발 및 자율신경계 효과에 미치는 영향)는 2026년 6월 학술지 '서큘레이션: 부정맥 및 전기생리학(circulation: arrhythmia and electrophysiology)'에 게재됐다.