사이토크로뮴 C 산화효소 결핍증

사립체는 세포에 존재하는 세포소기관으로, 산화인산화 과정을 거쳐세포가 사용하는 에너지의 90% 이상을 공급하는 세포의 에너지 발전소와 같은 기능을 합니다. 포도당이 대사되어 생기는 피루브산과 지방산을 주원료로 하여 생긴 환원형NAD(NADH) 및 FADH2가 사립체 내막에 존재하는1~4번의 4개 호흡연쇄효소를 통해 양성자를 막 사이로 전달하고 CoQ와 사이토크로뮴 C를 통해 전자를 전달합니다.

내막을 사이에 두고 형성된 전위차에 따른 에너지가 5번 호흡연쇄효소를통해 양성자가 사립체 기질로 다시 이동하면서 ADP를 인산화해 화학적 에너지인 ATP를 생성합니다. 조직이나 장기의 산화인산화에 의한 에너지 의존도에따라 세포 안에 5,000~1만 개의 사립체가 존재합니다.

사립체는 핵 DNA 외에 자체적인 사립체 DNA를 갖고 있는 유일한 세포소기관입니다. 사립체당 2~10개의 사립체 유전자를 함유하고 있습니다. 이에 따라 사립체호흡연쇄효소는 핵 DNA에서 코딩된 단백질과 사립체 DNA에서코딩된 단백질로 구성됩니다.

사이토크로뮴 산화효소는 4번째 호흡연쇄효소로, 13개의 소단위 단백질로 구성돼 있습니다. 3개는 사립체 DNA, 나머지 10개는 핵 DNA에의해 각각 생성됩니다. 사립체 유전자나 핵 유전자의 돌연변이에 의해 사립체 호흡연쇄효소 활성도가 떨어지고, 이로 인해 사립체의 대사기능 장애가 초래합니다.

사립체는 인체 내 거의 모든 장기와 조직의 세포에 존재합니다. 사립체질환은 여러 기관을 침범하기 때문에 임상 증상이 대단히 다양합니다. 그러나 근육, 중추신경계, 말초신경, 심장등 산화인산화에 의한 에너지 의존도가 높은 조직 또는 장기를 주로 침범해 발생시키는 신경계 증상이 주된 임상증상입니다.

사립체 DNA나 핵 DNA의돌연변이에 의한 사이토크로뮴 C 산화효소 결핍이 원인입니다. 사이토크로뮴 C 산화효소 결핍 환자의 40~50%에서 사이토크로뮴 C 산화효소의 3개 COX 아종(COX I, II and III)을 생성하는 사립체 유전자와 SURF1,SCO2, SCO1, CoX10을 생성하는 핵 유전자의 돌연변이가 발견되고 있습니다.

사이토크로뮴 산화효소 결핍증은 기저신경핵, 시상, 뇌간을 주로 침범하는 아급성 괴사뇌병증을 초래하는 리 증후군, 비특이뇌병증, 근병증, 비대심장근육병증, 간병증을 동반한 뇌병증, 콩팥기능부전을 동반한 뇌병증 등 다양한형태의 임상 증상이 나타납니다. 이 가운데 리 증후군과 비특이 뇌병증이 가장 흔한 임상 증상입니다. 이 밖에도 멜라스, MERRF 등 증후군의 임상 증상이 보고되고있습니다.

사립체 질환의 진단은 임상증상을 통한 추정, 생화학적 선별검사, 근육에서 특수 조직화학염색 검사, 전자 현미경을 이용한 사립체의형태학적 검사, 생화학적 사립체 호흡연쇄효소 활성도 검사와 사립체 유전자 및 핵 유전자 돌연변이에 대한분자유전학적 검사가 사용되고 있습니다.

리 증후군과 멜라스 증후군 같이 항상 특징적인 증상이 나타나는 사립체 질환들은 임상적 추정 진단에 어려움이없기 때문에 확진을 위해 다른 검사를 할 필요 없이 바로 mtDNA 유전자 검사를 시행하는 등 용이하게진단할 수 있습니다.

임상증상이 이와 같은 증후군으로 규정할 수 있을 만큼 특징적이지는 않지만 저신장, 편두통, 감각신경성 난청, 당뇨, 비대 심장근육병증, 눈근육마비, 콩팥뇨세관산증같은 증상이 근병증이나 중추신경계 증상과 동반되는 경우 청소년과 젊은 성인에게 발생한 뇌혈관 질환같이 원인을 설명할 수 없는 신경계 증상이 단독으로나타나거나 한 환자에게 원인을 설명할 수 없는 당뇨와 부갑상샘 기능 저하증 같은 내분비 질환, 위장관운동질환, 콩팥뇨세관산증과 비대 심장근육병증 같은 전신 증상이 한 가지 이상 나타나는 경우 사립체 질환을의심해야 합니다.

이런 경우는 먼저 다른 질환의 가능성이 있는지를 철저히 배제한 뒤에 사립체 질환의 합리적이고 진단적인 접근을해야 합니다. 먼저 대사 선별 검사를 시행하고, 이상이 있으면확진을 위해 근육과 피부 조직 생검을 하여 사립체 호흡연쇄효소 활성도 검사와 형태학적 검사를 시행합니다.

대사 선별 검사에 이상은 없지만 여전히 사립체 질환의 가능성을 배제할 수 없는 경우는 뇌 자기공명영상(MRI) 촬영 검사, 뇌파검사, 심장초음파검사 등 사립체 질환에서 침범될 수 있는 모든 장기의 체계적인 검사를 시행합니다. 또 이상이 발견되면확진을 위해 근육조직과 피부 섬유아세포에서 사립체 호흡연쇄효소 활성도와 형태학적 검사를 시행합니다.

그러나 사립체 질환의 체계적인 진단적 접근에도 불구하고 모든 검사의 민감도와 특이도가 높지 않기 때문에모든 검사 결과를 통합하고 점수화해 진단하는 포괄적인 진단 기준을 주로 사용합니다.

사립체 질환의 병인에 대해서는 많은 발전이 있었지만 아직 효과적이고 근본적인 치료법은 없습니다. 사립체의 생화학적 대사와 기능 부전에 따른 세포 손상 기전에 의거한 여러 가지 약물치료(CoQ10, thiamine, 리보플라빈, 비타민 E, 비타민 C, 석신산, 카니틴, 디클로로아세트산)가 시행되고 있지만 일부 환자에게서 증상이 호전됐다는개별적인 증례가 산발적으로 보고되고 있는 정도입니다.

그러나 많은 환자를 대상으로 약물의 효과를 대조군과 이중 맹검으로 비교한 연구가 없기 때문에 약물 효과에대한 공통적인 합의는 없는 실정입니다. 또한 현재 사립체 질환의 치료에 사용되고 있는 약물이 세포 손상과사립체 질환의 진행을 막을 수 없다는 점도 치료에 큰 장애물입니다. 손상된 유전자에 대한 유전자 치료가궁극적인 치료법으로 여겨집니다.