본문내용
1. 유전병
1.1. 유전병이란
'유전병(genetic disease)'이란 '유전물질인 DNA(Deoxyribonucleic acid)의 변형 즉 돌연변이(mutation)에 의해 유발되는 질병'을 의미한다. 유전병은 주로 유전자 결함(DNA에 발생한 돌연변이)으로 인해 일어나며, 그 결과 효소 활성을 상실하게 된다. 인체는 효소 어느 한 가지만 없어도 생명이 위험할 수 있기 때문에 매우 중요한 생물학적 단백질 유기 촉매제이다. 또한 유전병은 선천성 효소 결핍의 결과로 나타나기도 한다. 어떠한 효소 하나가 활성을 상실해 결핍되면, 신체에 효소 활성 후 전환되는 물질이 부족하게 될 뿐만 아니라(결핍) 전환되기 전 물질이 대량 축적되어 인체에 해를 끼칠 수도 있다(선천성 유전자 대사 질환).
1.2. 유전병 발병 원인
대부분의 유전병(genetic disease)은 유전자 결함(DNA에 발생한 돌연변이)으로 인해 일어나며 그 결과 효소 활성을 상실하게 된다. 인체는 효소 어느 한 가지만 없어도 생명이 위험할 수 있기 때문에 매우 중요한 생물학적 단백질 유기 촉매제이다. 또 유전병(genetic disease)은 선천성 효소 결핍의 결과로 나타나기도 한다. 어떠한 효소 하나가 활성을 상실해 결핍되면, 신체에 효소 활성 후 전환되는 물질이 부족하게 될 뿐만 아니라(결핍) 전환되기 전 물질이 대량 축적되어 인체에 해를 끼칠 수도 있다(선천성 유전자 대사 질환).
일반적으로 유전병의 원인은 아래와 같이 두 가지로 분류한다. 첫째, 병을 가진 부모로부터 자손에게 돌연변이형 유전자가 유전되는 유전병이다. 둘째, 정상적인 부모이지만 정자나 난자가 만들어지는 생식세포 분열에서 DNA 복제가 진행되는 동안 DNA 중합(포개어 합침)효소(DNA polymerase)의 실수로 인해서 새롭게 생겨나는 돌연변이(de novo mutation)가 자손에게 전해져서 생겨나는 유전병이다.
따라서 유전병은 유전 물질인 DNA(Deoxyribonucleic acid)의 변형 즉 돌연변이(mutation)에 의해 유발되는 질병을 의미하며, 주로 유전자 결함으로 인한 효소 활성 상실이나 선천성 효소 결핍으로 나타나게 된다.
1.3. 유전병의 종류
1.3.1. 낭성 섬유증
낭성 섬유증(cystic fibrosis)은 유전성 내분비 질환 상염색체 열성 유전 질환으로 주로 폐와 소화기관에 지나치게 많은 점액(mucus)이 축적되어 허파, 이자, 간, 콩팥, 창자에서 일어나는 물질의 분비와 흡수에 영향을 미치는 질환이다. 즉 '낭성 섬유증'은 '이자(췌장, pancreas)에 섬유화(fibrosis)가 일어나고 낭(cyst)이 형성되는 현상'을 가리킨다.
낭성 섬유증은 미국에서 가장 흔한 유전병(약 3만 명)이며 보인자(carrier)는 20명당 1명의 비율로 매우 높다. 이 질환은 백인에게 흔히 나타나고, 해마다 새로 태어나는 3천여명의 아기 중 한 명꼴로 가지고 있다. 그러나 이는 아프리카계 미국인, 아시아계 미국인, 인디언들 사이에서는 흔하지 않다.
낭성 섬유증을 치료하기 위해 DNA 분해 효소(DNase: deoxyribonuclease)를 사용하기도 했으나 세포 밖에 있는 DNA는 분해하지만 세포 안에 있는 DNA에는 별 효과가 없는 것으로 나타났다. 그 밖에 유전자 치료가 있지만 이는 낭포성섬유증이 폐에 발생한 경우 정상 유전자를 흡입해서 치료하는 개념으로 여러 병원에서 연구 중이지만 실험적인 단계이다. 그리고 이 질병을 일으킨다고 알려진 CFTR(Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 단백질을 정상으로 바꾸는 약도 연구 중에 있다.
현재로선 폐 질환이 심각하면 폐 이식을 시행하기도 하고, 소화 장애는 고칼로리 식단과 이자 효소 공급 및 비타민 보충으로 치료한다.
1.3.2. 낫 적혈구 빈혈
낫 적혈구 빈혈(겸상 적혈구 빈혈증, sicklemia, sickle-cell anemia)은 폐에서 산소를 받아 조직으로 운반하는 적혈구 성분인 헤모글로빈의 이상으로 발생한다. 정상적인 헤모글로빈의 아미노산 배열에서 6번째 아미노산은 글루탐산(glutamic acid L형태로 자연 발생하는 비 필수 아미노산)으로 이것의 코돈은 GAA나 GAG이다. 이들 코돈의 가운데 A가 U로 변형되면 GUA나 GUG가 되는데, 이렇게 베타(β)사슬의 146개의 아미노산 배열에서 6번째 아미노산이 다르면 다른 형태(비정상)의 헤모글로빈 분자가 생성된다.
이러한 비정상 헤모글로빈(헤모글로빈s)을 가진 적혈구는 산소 양이 줄어들면 모양이 일그러지면서 길쭉한 낫 모양으로 변한다. 낫 모양의 적혈구는 작은 혈관을 통과하지 못하고 혈관을 막아 혈류장애를 일으켜 혈전증(thrombosis)을 일으킬 수도 있다. 이러한 모양으로 인해 모세혈관을 천천히 지나가며 이로 인해 산소가 조직으로 충분히 공급되지 못하여 조직의 저산소증(hypoxia)에 빠질 수 있다. 또한 낫 모양 적혈구(sickle cell)는 쉽게 파괴되는 특징이 있어 혈액 내의 적혈구가 부족해져서 빈혈(anemia)을 유발하게 된다.
이는 400명의 미국 흑인 가운데 한 명꼴로 발생하는 질병으로서, 주기적으로 수혈을 하면 낫 모양 적혈구 빈혈증에 걸린 사람의 뇌손상을 막아줄 수 있으나 아직까지 완벽한 치료제는 없다. 이 질환의 특성상 질병을 가진 사람에게 심각한 신체적 문제를 일으킬 수 있으며, 특히 낫 모양 적혈구가 모세혈관을 막아 조직에 충분한 산소 공급이 이루어지지 않아 통증과 장기 손상이 초래될 수 있다. 따라서 이 질병의 진행을 늦추고 증상을 관리하는 것이 중요한 치료 목표이다.
1.3.3. 페닐케톤뇨증
페닐케톤뇨증(phenylketonuria)은 페닐알라닌(단백질을 가수분해하여 얻는 화합물에 존재하는 비극성 방향족 아미노산)을 타이로신(극성 방향족 아미노산)으로 전환시키는 페닐알라닌 수산화효소(Phenylalanine hydroxylase)의 결핍(deficiency)으로 인해 발생하는 아미노산 대사 유전질환이다. 이 질환을 포함하는 큰 개념의 페닐알라닌 수산화효소 결핍증(Phenylalanine hydroxylase deficiency)은 12번 염색체 장완(long arm)에 위치한 PAH유전자의 돌연변이로 인해 발병되는 상염색체 열성 유전병이다.
PAH유전자의 돌연변이는 페닐알라닌 수산화효소(Phenylalanine hydroxylase)의 활성과 페닐알라닌의 생산을 감소시키는데, 결과적으로 아미노산이 혈액과 다른 세포내에서 과다하게 축적되어 독성을 일으키게 된다. 특히 대뇌의 신경세포는 페닐알라닌 농도에 민감하기 때문에 과다한 페닐알라닌으로 인해 심각한 뇌손상을 일으킬 수 있다. 가장 심각한 유형인 페닐케톤뇨증(PKU)은 페닐알라닌 수산화효소(Phenylalanine hydroxylase)의 활성이 심각하게 감소되었거나 결핍된 경우에 나타나며 이는 이차적인 다른 심각한 장애(정신 지체)가 나타날 수 있다.
따라서 페닐케톤뇨증 환자는 혈중 페닐알라닌치를 6mg/dL 전후로 유지시키려면 제한된 양의 페닐알라닌을 투여해야 한다. 6세까지는 페닐알라닌이 소량으로 들어있는 식품과 페닐알라닌 제거분유를 섭취하는 저페닐알라닌 식이요법으로 혈중 페닐알라닌을 3-8mg/dL로 유지하고, 그 이후는 식사제한을 조금 늦춘다. 그러나 식이요법을 중지하는 것은 아니며 사춘기부터 평생 동안 혈중 농도는 3-15 mg/dL로 유지시키는 것이 바람직하다.
이처럼 페닐케톤뇨증은 유전적 원인으로 인해 발생하는 대사 질환으로, 혈중 페닐알라닌 수치 조절을 위한 식이요법이 핵심 치료법이다. 환자의 연령에 따라 섭취 식품 및 특수 분유의 비율을 조절하며, 평생 동안 혈중 페닐알라닌 농도를 관리해야 하는 것이 중요하다.
1.3.4. 백색증
백색증은 멜라닌 합성 장애로 인해 피부, 모발, 홍채 등에 색소가 결핍되어 나타나는 유전 질환이다. 멜라닌은 피부, 모발, 홍채 등에 색상을 부여하는 중요한 색소로, 멜라닌 생성에 관여하는 타이로시나제 효소의 결핍으로 인해 백색증이 발생한다.
백색증은 크게 눈피부백색증, 눈백색증, 부분백색증으로 나뉜다. 눈피부백색증은 피부, 모발, 홍채 등에 색소가 결핍되어 나타나는 전신 질환이고, 눈백색증은 홍채와 망막에만 색소가 결핍되는 질환이며, 부분백색증은 일부 피부 부위에만 색소 결핍이 나타나는 경우이다. 특히 눈피부백색증 환자의 경우 피부가 하얗고 모발도 희미한 색을 띠며, 홍채는 회색, 파란색, 보라색 등으로 나타난다.
백색증은 대부분 상염색체 열성으로 유전되지만, 일부 눈백색증은 성염색체 연관 열성 유전을 따른다. 이로 인해 멜라닌 합성에 필요한 타이로시나제 효소가 정상적으로 형성되지 못해 결과적으로 피부, 모발, 홍채 등에 색소가 부족하게 된다.
백색증 환자는 피부의 색소 부족으로 인해 자외선에 매우 민감하여 피부암 발생 위험이 높다. 따라서 선크림 사용, 차양이 있는 모자 착용, 햇빛 노출 최소화 등의 관리가 필요하다. 또한 망막과 시신경의 발달 부전으로 시력 저하, 안구진탕, 눈부심 등의 시각 증상이 나타날 수 있어 정기적인 안과 검진이 필요하다.
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