자간전증 임산부의 분만전 및 분만후

자간전증은 모성 사망 및 이환의 주된 원인이지만, 병 인은 아직까지 명확히 밝혀지지 않은 상태이다.¹ 여러 가지 가설들이 제시되고 있으나,^2-5 최근에는 임신 초기 태반 형성 과정에서의 문제로 인한 태반 혈류의 감소가 모성 혈관내피세포 활성화를 일으켜 자간전증의 다양한 임상양상이 발생된다는 병태생리가 주로 받아들여지고 있다.⁶이러한 태반의 형성 과정에서 중요하게 작용하는 물질은 유착분자와 세포 외 기질을 분해하여 영양배엽 세포의 분화 및 침습을 도와주는 matrix metalloproteinase (MMP)이며, 특히 세포 외 기질의 주된 물질인 IV형 콜 라젠과 젤라틴을 분해하는 MMP-2와 MMP-9의 적절한

발현이 임신 초기 태반 형성 과정 중 나선동맥 재구성의 필수 인자로 생각되고 있다.⁷

또한 정상 혈관의 긴장도를 조절하는 인자 중 혈관 수 축제로는 platelet activating factor (PAF)와 endothelin-1, 혈 관 이완제로는 nitric oxide (NO)와 prostacyclin이 있으며 정상 임신에서는 이러한 혈관수축 및 이완 인자들이 균 형을 이루고 있거나 혈관수축제에 대한 민감도의 감소 가 일어나는데 반해 자간전증에서는 이들의 불균형과 혈관 불응성의 소실이 나타나 혈관 내피세포의 활성화 로 자간전증의 임상증상이 발생하고 유지된다고 알려져 있다.⁸

자간전증 임산부의 분만전 및 분만후

혈장 Matrix Metalloproteinase (MMP)-2, -9의 변화

아주대학교 의과대학 산부인과학교실

장혜진·양정인·김호빈·김행수·유희석·오기석

=ABSTRACT=

The Plasma Level of Matrix Metalloproteinase (MMP)-2, -9 between Antepartum and Postpartum Period in Preeclampsia

Hye Jin Chang, M.D., Jeong In Yang, M.D., Ho Bin Kim, M.D., Hang Soo Kim, M.D., Hee-Sug Ryu, M.D., Ki Suk Oh, M.D.

Department of Obstetrics and Gynecology, Ajou University School of Medicine, Suwon, Korea

Objective : To evaluate the changes of plasma MMP-2, -9 levels in preeclampsia between antepartum and postpartum periods, and compare with normotensive pregnant.

Methods : Plasma MMP-2, -9 levels were determined with enzyme-linked immunoassay in pregnant women with preeclampsia (n=20) compared to control group (normotensive pregnant women) matched by maternal age, gestational age, and parity (n=20).

Results : Women with preeclampsia presented significantly higher plasma level of MMP-2 before delivery [516.33±98.75 vs 384.55±93.84 (ng/mL), p=0.002]. In postpartum 24 hours, women with preeclampsia exhibited higher plasma MMP-2 level compared control group [534.77±158.67 vs 336.04±

139.11 (ng/mL), p=0.002]. But the plasma level of MMP-9 was significantly lower in preeclampsia group before delivery [26.26±7.49 vs 45.00±20.31 (ng/mL), p=0.001]. In postpartum 24 hours, women with preeclampsia also speculated lower plasma MMP-9 level compared control group, but no existence of significance.

Conclusion : Plasma MMP-2 concentration is significantly increased in preeclampsia before delivey and postpartum 24 hours. Plasma MMP-9 concentration is significantly decreased in preeclampsia before delivery.

Key Words : Preeclampsia, Matrix metalloproteinase-2, -9

접수일：2003. 7. 24.

주관책임자 : 양정인

자간전증 산모에서의 혈청 내 MMP 농도에 대한 연 구는 지금까지 많지 않으나, Fernandez 등은 MMP-2가 혈관 수축 인자인 endothelin-1, Calcitonin gene-related Peptide를 분해하여 활성화시킨다고 보고한 바 있 다.^9,101995년 Kolben 등은 자간전증 산모의 태반 조직 추출물에서 MMP-9 농도가 정상 산모의 것보다 낮다는 보고를 하였다.¹¹초기 착상 과정에서 혈관내피세포의 증 식 및 영양배엽세포의 형태를 변화시키는데 urokinase plasminogen activator (uPA)와 함께 MMP-9이 중요한 역 할을 하는 것으로 알려져 있고,¹²감소된 MMP-9으로 인 해 초기 태반 형성이 부족하게 일어나 자간전증을 일으 킬 것으로 생각된다.

이에 본 연구에서는 자간전증 임산부의 혈장에서 MMP-2와 MMP-9를 측정하여 분만 전후 혈장 MMP-2, -9의 변화를 알아보고, 이를 정상 임산부와 차이가 있는 지를 비교하고자 하였다.

연구 대상 및 방법

2002년 1월부터 2003년 1월까지 아주대학교병원 산 부인과에 입원하여 분만한 산모중 American College of Obstetricians and Gynecologists의 진단기준을 이용하여 6 시간 간격으로 두 번 이상 측정한 수축기 혈압이 140 mmHg 이상, 이완기 혈압이 90 mmHg 이상이면서 1+ 이 상의 단백뇨를 보이는 자간전증 임산부 20명을 실험군 으로, 대조군은 실험군과 임산부의 나이, 임신력, 분만시 임신주수가 비슷한 20명을 대상으로 하였다. 기왕의 고 혈압, 당뇨, 혈관성 질환을 가지고 있거나 조기양막파수 된 경우는 대상에서 제외하였으며 분만전 검체의 획득 이 분만까지 48시간을 넘긴 경우 역시 제외하였다.

2. 방법

대상 산모에게 검사에 대한 동의를 얻고, 분만 전 및 분만 후 24시간에 5 mL의 말초 혈액을 채취한 후 3000 rpm에서 원심 분리시켜 혈장만 채취하고 이를 -70℃에 서 검사를 할 때까지 냉동 보관하였다. 혈장 MMP-2, 9 값의 측정은 two-site enzyme linked immunoassay sandwich format (Amersham Bioscience, Piscataway, NJ, USA)을 이용한 상품화된 키트를 사용하였다. 혈장 MMP-2 값은 유리형 pro-MMP-2, TIMP-2와 결합된 MMP-2를 포함하며, MMP-1,-3,-7,-8,-9 및 membrane형 1-MMP와 교차반응을 일으키지 않았다. 혈장 MMP-9의 측정은 유리형 pro-MMP-9, TIMP-1과 결합된 MMP-9를 포함하며, MMP-1,-2,-3와 교차반응을 일으키지 않았다.

3. 통계

통계처리는 SPSS 10.0 Window를 사용하였다 (SPSS 10.0, SPSS Inc, Chicago, Ill). 임산부 나이, 출산력, 분만 주수, 신생아 체중, 각 군의 분만 전, 후의 MMP-2, -9 측 정값의 비교는 Student t-test를 사용하여 분석하였다. 통 계적 유의성은 p값이 0.05 미만으로 하였다.

결 과

본 연구에 참여한 실험군 및 대조군의 임상적 특징은 Table 1에 나타나 있다.

Table 1. Clinical characteristics

Characteristics Control group Preeclampsia group

(n=20) (n=20)

Maternal age (yr) 29.04±3.71 29.04±4.24

Parity 0.48±0.59 0.61±0.84

Gestational Age at 35.9±3.39 35.17±3.20 delivery (weeks)

Birth weight (g) 2400±696 2180±628

Mean±SD

분만전 혈장 MMP-2 값은 자간전증 임산부에서 의미 있게 높았으며 [516.33±98.75 vs 384.55±93.84 (ng/mL), p=0.002] 분만 24시간 후에도 역시 자간전증 임산부에서 높아 통계적 유의성을 보였다 [534.77±158.67 vs 336.04

±139.11 (ng/mL), p=0.002] (Table 2).

혈장 MMP-9 측정치는 분만전에는 대조군에 비해 자 간전증 환자군에서 유의하게 감소되어 있었으며 [26.26

±7.49 vs 45.00±20.31 (ng/mL), p=0.001] 분만 후에도 역 시 자간전증 임산부에서 감소되어 있었으나 통계적 유 의성은 없었다. 특히 대조군에서는 MMP-2, -9값이 분만 후에 모두 감소하였으나 자간전증 임산부에서는 분만 후에 MMP-2, -9 농도가 모두 상승하였다.

고 찰

자간전증은 임신 20주 이후 단백뇨와 고혈압이 나타 나는 질환으로, 전체 임신의 4-10%에서 발생하며 모성 사망을 일으키는 두번째 원인이며 신생아 사망률을 5배 나 증가시키는 임신과 관련된 심각한 질환이다.^1,13,14

자간전증의 발생 기전은 아직까지 뚜렷하게 밝혀진 것은 없지만, 여러 가지 가설들이 제시되고 있다.^2-5최근 에는 임신 초기 태반 형성 과정에서 영양배엽세포의 분

Table 2. Plasma MMP-2, -9 levels in control and preeclampsia groups between antepartum and postpartum period

Control group (n=20) Preeclampsia group (n=20) P value

MMP-2 (ng/mL) Antepartum 384.55±93.84 516.33±98.75 0.002

Postpartum 336.04±139.11 534.77±158.67 0.002

MMP-9 (ng/mL) Antepartum 45.00±20.31 26.26±7.49 0.001

Postpartum 35.81±21.76 30.08±19.66 NS

Mean±SD, χ², Student t-test; p<0.05 MMP: matrix metalloproteinase

화 및 침습에 필요한 integrin 전환 장애, 세포 외 기질을 녹이는데 필요한 단백질 분해 효소 발현의 감소 등으로 영양배엽세포의 미약한 침습, 산화적 스트레스에 대해 탈락막의 림프 조직에서 산소 유리기 생성증가를 초래 하여 증가된 지질 과산화물에 의한 급성 경화증이 발생 하고 궁극적으로 태반 혈류가 감소하여 생긴 태반 허혈 이 특정 물질을 생성하게 되어 이 물질이 모성 혈관내피 세포 기능 부전을 초래하여 다양한 자간전증의 병태생 리적 변화를 나타내게 된다고 생각되고 있다.^6,15태반이 정상적인 발달을 하기 위해서는 임신 초기에 영양배엽 세포의 분화 및 침습정도가 매우 중요하다. 영양배엽세 포는 발달과정에서 그 위치에 따라 크게 부유성 융모 (floating villi)와 고정성 융모 (anchoring villi) 두 종류의 세포로 분화하게 된다. 전자에서는 영양배엽세포가 융합 하여 영양물질과 가스 교환에 중요한 역할을 하는 합포 체영양배엽세포로 분화하고 후자의 영양배엽세포는 단 층의 세포주를 형성하고 탈락막층과 자궁근층의 1/3 이 상으로 침습하여 자궁근층에 존재하는 나선동맥과 연결 되어 태아와 모체 사이를 이어주는 혈관을 형성하는 융 모외 영양배엽세포 (extravillous trophoblast)로 분화한다.¹⁶ 이로 인해 자궁 태반 순환은 단면적의 증가 및 저항의 감소, 혈관벽에서 수축성 있는 근층이 소실됨으로 혈관 수축제에 대한 혈관 불응성으로 태아를 키우기에 적합 한 저압의 고혈류 체계를 유지할 수 있게 된다. 그러나 자간전증에서는 자궁근층 나선동맥으로 영양 세포막의 침투가 미약하여 탈락막 혈관에만 침투하는 소견이 관 찰되는데, 이는 태반 발달의 장애를 일으키고, 이로 인해 태반 혈류가 감소하게 된다.^17,18

임신 초기에 영양배엽세포가 모체의 탈락막을 침 투하는 순간부터 임신이 종결되는 시기까지 세포 외 기질을 조절하고 분해하는 중요한 물질은 matrix metalloproteinase (MMP)이다. 이는 태반의 형성과 진통을 준비하는 자궁 경부의 숙화, 양막파수, 분만 후 모체의 자궁으로부터의 태반 분리를 관장하는데 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.^19,20 MMP는 금속에 의존하여 작용 하는 다유전체 군 (multigene family) 단백 분해 효소로 이들은 기질 특이성에 따라 크게 4개의 군으로 분류할

수 있다. 이 중에서 영양배엽세포 침범에 중요한 역할을 하는 것은 제 IV군으로 IV형 콜라젠과 젤라틴을 분해 하는 72-kDa, 92-kDa의 분자량을 가지며 전자는 MMP- 2 (gelatinase A), 후자는 MMP-9 (gelatinase B)로 불린다.²¹ 특히 MMP-2는 자간전증의 주요 병인이 되는 태반 형성 에 관여할 뿐 아니라 혈관의 긴장도를 조절하는 인자 중 강력한 혈관 수축 인자인 big endothelin의 분할을 일으 켜 혈관 반응성 즉 혈관 수축을 증가시키며,⁹calcitonin gene-related peptide를 분해하여 혈관 이완을 억제시킴으 로,¹⁰전자간증의 두 가지 큰 특징인 영양배엽세포의 침 습을 통한 나선동맥의 재구성 장애와 혈관 작용인자들 에 대한 혈관 반응도 증가 모두에서 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.

Narumiya 등은 자간전증 임산부에서 제 IV형 MMP에 대한 연구를 통해 혈중 MMP-2의 농도가 증가되어 있으 며 혈관 신생, 혈관 재구성 및 혈관 투과도의 생리적 조 절 인자인 혈관 내피 세포 성장 인자 (VEGF)에 의해 생 성이 증가된다고 보고하여 자간전증에서 MMP-2의 역할 을 다시 한번 시사한 바 있다.²²본 연구에서도 자간전증 임산부 혈중 MMP-2는 대조군에 비해 의미있게 증가하 였다. 그러나 MMP-9의 경우, Narumiya 등의 연구에서는 측정이 되지 않았다고 보고를 하였으나 본 연구에서는 오히려 의미있게 자간전증군에서 감소하였다. 이와 같은 차이는 Narumiya 등은 많이 사용되는 gelatin zymography 방법을 사용하여 picomole 범위에서 측정했으나, 본 연 구에서 MMP-9은 immunoassays 방법을 통해 nanomole 범위로 측정하였기 때문으로 생각된다. 그러나 본 연구 에서 사용된 방법에서는 활성화된 MMP의 측정은 불가 능하다는 단점이 있다. MMP-9의 자간전증에서의 역할 은 아직 확실히 보고된 바 없으나 다양한 폐질환 및 심 혈관계 질환에서 증가되어 있으며 조직 및 혈관의 재구 성, 염증 반응의 일부 또는 회복 (reparative) 과정에 관여 한다고 알려져 있다.^23-26 자간전증 산모에서의 혈청 내 MMP-9 농도에 대한 연구는 지금까지 많이 없으나, 1995 년 Kolben 등은 자간전증 산모의 태반 조직 추출물에서 MMP-9 농도가 정상 산모의 것보다 낮다는 보고를 하였 고,¹¹초기 착상 과정에서의 혈관내피세포 증식 및 영양

배엽세포의 형태를 변화시키는데 urokinase plasminogen activator (uPA)와 함께 MMP-9이 중요한 역할을 하는 것 으로 알려져 있어¹² 감소된 MMP-9으로 인해 초기 태반 형성이 부족하게 일어나 자간전증을 일으킬 것으로 생 각된다. 본 연구의 결과에서도 MMP-9의 혈장 농도는 대 조군보다 유의하게 감소되어 지금까지의 가설과 일맥 상통한 결과를 보였다.

본 연구에서는 분만 전 자간전증 및 대조군 산모의 혈장에서 MMP-2와 MMP-9을 측정하여 병태생리에서의 MMP의 역할을 알아보았고, 분만 전, 후 자간전증 산모 에서 대조군에 비해 혈장 MMP-2는 증가하였고 MMP-9 은 감소하였음을 확인하였다. 이는 자간전증 산모의 혈장에서 증가된 MMP-2가 혈중 혈관의 긴장도를 조절 하는 인자 중 혈관 수축 인자인 endothelin-1, Calcitonin gene-related Peptide를 분해하여 활성화시켜 나선 동맥 의 수축을 유발하여 자궁 태반 불균형 (uteroplacental insufficiency)을 일으킨다는 Fernandez 등의 연구를 뒷받 침 해 주는 결과였다.^9,10

또한 분만 전후의 비교에서 대조군에서는 MMP-2, -9 모두 분만 전에 비해 분만 후 감소하였으나 자간전증 임 산부에서는 분만 후에 모두 증가되는 소견을 보여 자간 전증의 병태생리에 MMP-2, -9이 중요한 역할을 하리라 생각되나 아직 이들의 역할 및 상호작용에 대해서는 정 확히 알려진 바가 없어 향후 더 많은 연구가 필요하리라 여겨진다.

- 참고문헌 -

1. Friedman SA, Taylor RN, Roberts JM. Pathophysiology of preeclampsia.

Clin Perinatol 1991; 18: 661-82.

2. Smarason AK, Sargent IL, Starkey PM, Redman CWG. The effect of placental syncytiotrophoblast microvillous membranes from normal and preeclamptic women on the growth of endothelial cells in vivo. Br J Obstet Gynaecol 1993; 100: 943-9.

3. Arbogast BW, Leeper SC, Merrick RD, Olive KE, Taylor RN.

Hypothesis: which plasma factors bring about disturbance of endothelial function in preeclampsia? Lancet 1994; 343: 340-1.

4. Redman CWG. Immunology of preeclampsia. Semin Perinatol 1991; 15:

257-62.

5. Hubel CA, Roberts JM, Taylor RN, Musci TJ, Rogers GM, McLaughlin MK. Lipid peroxidation in pregnancy: new perspectives on preeclampsia.

Am J Obstet Gynecol 1989; 161: 1025-34.

6. Dekker GA, Sibai BM. Etiology and pathogenesis of preecalmpsia:

Current concepts. Am J Obstet Gynecol 1998; 179: 1359-75.

7. Morgan M, Kniss D, McDonnell S. Expression of metalloproteinases and their inhibitors in human trophoblast continuous cell lines. Exp Cell Res 1998; 242: 18-26.

8. Nishikawa S, Miyamoto A, Yamamoto H, Ohshika H, Kudo R. The relationship between serum nitrate and endothelin-1 concentrations in preeclampsia. Life Sci 2000; 67: 1447-54.

9. Fernandez-Patron C, Radomski MW, Davidge ST. Vascular matrix metalloproteinase-2 cleaves big endothelin-1 yielding a novel vasoconstrictor. Circ Res 1999; 85: 906-11.

10. Fernandez-Patron C, Stewart KG, Zhang Y, Koivunen E, Radomski MW, Davidge ST. Vascular matrix metalloproteinase-2 dependent cleavage of calcitonin gene-related peptide promotes vasoconstriction. Circ Res 2000;

87: 670-6.

11. Kolben M, Lopens A, Blaser J, Huber A, Frank M, Wilhelm O, et al.

Measuring the concentration of various plasma and placenta extract proteolytic and vascular factors in pregnant patients with HELLP syndrome, pre-/eclampsia and highly pathologic Doppler flow values.

Gynakol Geburtshilfliche Rundsch 1995; 35(Suppl 1): 126-31.

12. de Jager CA, Linton EA, Spyropoulou I, Sargent IL, Redman CW. Matrix metalloprotease-9, placental syncytiotrophoblast and the endothelial dysfunction of preeclampsia. Placenta 2003; 24(1): 84-91.

13. Hypertension in pregnancy. American college of obstetricians and gynecologists. Technical bulletin No. 219. Committee on Technical Bulletins of the American College of Obstetricians and Gynecologists. Int J Gynaecol Obstet 1996; 53: 175-83.

14. Working group report on high blood pressure in pregnancy. Lenfant C;

National Education Program Working Group on High Blood Pressure in Pregnancy. J Clin Hypertens(Greenwich) 2001; 3(2): 75-88.

15. Rogers BB, Bloom SL, Leveno KJ. Atherosis revisited: Current concepts on the pathophysiology of implantation site disorders. Obstet Gynecol Surv 1999; 54: 189-95.

16. Lyall F, Bulmer JN, Duffie E, Cousins F, Theriault A, Robson SC.

Human trophoblast invasion and spiral artery transformation: the role of PECAM-1 in normal pregnancy, preeclampsia, and fetal growth restriction. Am J Pathol 2001; 158: 1713-21.

17. Kim YM, Chaiworapongsa T, Gomez R, Bujold E, Yoon BH, Rotmensch S, et al. Failure of physiologic transformation of the spiral arteries in the placental bed in preterm premature rupture of membranes. Am J Obstet Gynecol 2002; 187: 1137-42.

18. Huppertz B, Kertschanska S, Demir AY, Frank HG, Kaufmann P.

Immuno-histochemistry of matrix metalloproteinases(MMP), their substrates, and their inhibitors(TIMP) during trophoblast invasion in the human placenta. Cell Tissue Res 1998; 291: 133-48.

19. XU P, Alfaidy N, Challis JR. Expression of matrix metalloproteinase (MMP)-2 and MMP-9 in human placenta and fetal membranes in relation to preterm and term labor. J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 1353-61.

20. Romero R, Chaiworapongsa T, Espinoza J, Gomez R, Yoon BH, Edwin S, et al. Fetal plasma MMP-9 concentrations are elevated in preterm premature rupture of the membranes. Am J Obstet Gynecol 2002; 187:

1125-30.

21. Birkedal-Hansen H. Proteolytic remodeling of extracellular matrix. Curr Opin Cell Biol 1995; 7: 728-35.

22. Narumiya H, Zhang Y, Fernandez-Patron C, Guilbert LJ, Davidge ST.

Matrix metalloproteinase-2 is elevated in the plasma of women with preeclampsia. Hypertens Preg 2001; 20: 185-94.

23. Bosse M, Chakir J, Rouabhia M, Boulet LP, Audette M, Laviolette M.

Serum matrix metalloproteinase-9: tissue inhibitor of metalloproteinase-1 ratio correlates with steroid responsiveness in moderate to severe asthma.

Am J Respir Crit Care Med 1999: 159: 596-602.

24. Saito S, Zempo N, Yamashita A, Takenaka H, Fujioka K, Esato K.

Matrix metalloproteinase expressions in arteriosclerotic aneurysmal disease. Vasc Endovascular Surg 2002; 36: 1-7.

25. Chua PK, Melish ME, Yu Q, Yanagihara R, Yamamoto KS, Nerurkar VR. Elevated levels of matrix metalloproteinase-9 and tissue inhibitor of metalloproteinase 1 during the acute phase of Kawasaki Disease. Clin Diagn Lab Immunol 2003; 10: 308-14.

26. Zhang B, Ye S, Herrmann SM, Eriksson P, de Maat M, Evans A, et al.

Functional Polymorphism in the regulatory region of gelatinase B gene in relation to severity of coronary atherosclerosis. Circulation 1999; 99:

1788-94.

=국문초록=

목적 : 자간전증 임산부의 혈장에서 MMP-2 및 MMP-9 값을 측정하여 정상 임신과 비교하고, 분만 전후 MMP-2 및 MMP-9 값의 변화를 알아보고자 하였다.

연구 방법 : 아주대병원 산부인과에서 분만한 자간전증 임산부 20명을 연구군으로, 연구군과 임산부의 나이, 분만시 재태연령, 산과력이 비슷한 정상 혈압의 임산부 20명을 대조군으로 분만전 및 분만 24시간 후에 임산부 혈장 MMP-2, -9 값을 enzyme-linked immunoassay 방법을 이용하여 측정하였다.

결과 : 혈장 MMP-2 값은 분만전 및 분만 24시간 후에 자간전증 임산부에서 대조군보다 의미있게 높았다 [516.33±98.75 vs 384.55±93.84 (ng/mL), p=0.002 분만전, 534.77±158.67 vs 336.04±139.11 (ng/mL), p=0.002 분 만후 24시간]. 혈장 MMP-9 값은 분만전 자간전증군에서 의미있게 감소하였으며 [26.26±7.49 vs 45.00±20.31 (ng/mL), p=0.001], 분만후 24시간 후에도 대조군보다 감소한 소견을 보였으나 통계적 유의성은 없었다.

결론 : 혈장 MMP-2 값은 분만전 및 분만후 자간전증군에서 의미있게 높았으며 혈장 MMP-9 값은 분만전 자간전증군에서 의미있게 감소하였다.

중심단어 : 자간전증, MMP-2, MMP-9