Genetic Polymorphisms of Alcohol-metabolizing Enzymes and Cytokines in Patients with Alcohol Induced Pancreatitis and Alcoholic Liver Cirrhosis

대한소화기학회지 2004;43:355-363

1)

접수: 2003년 12월 22일, 승인: 2004년 5월 27일 연락처: 김명식, 150-950, 서울시 영등포구 대림1동 948-1

한림대학교 의과대학 내과학교실

Tel: (02) 829-5204, 5110, Fax: (02) 846-4669 E-mail: [email protected]

*본 논문의 요지는 2003년도 추계 대한소화기학회 학술대회에서 포스터발표되었음.

*본 논문은 2002년도 인하대학교 임상연구비의 보조로 이루어진 것임.

2)

Correspondence to: Myong Sik Kim, M.D.

Department of Internal Medicine, Hallym University College of Medicine

948-1 Daerim 1-dong, Yeongdeungpo-gu, Seoul 150-950, Korea Tel: +82-2-829-5204, 5110, Fax: +82-2-846-4669

E-mail: [email protected]

알코올성 췌장염과 간경변 환자에서 알코올대사효소와 시토카인의 유전자 다형성

인하대학교 의과대학 내과학교실, 한림대학교 의과대학 내과학교실*

김명식*·이돈행·강효승·박현신·정 석·이진우·권계숙·김범수·김형길·신용운·김영수·백일현*·이명석*

Genetic Polymorphisms of Alcohol-metabolizing Enzymes and Cytokines in Patients with Alcohol Induced Pancreatitis and Alcoholic Liver Cirrhosis

Myong Sik Kim, M.D.*, Don Haeng Lee, M.D., Hyo Seung Kang, M.D., Hyun Shin Park, M.D., Seok Jung, M.D., Jin Woo Lee, M.D., Kye Sook Kwon, M.D., Pum Soo Kim, M.D., Hyung Gil Kim, M.D.,

Yong Woon Shin, M.D., Young Soo Kim, M.D., Ilhyun Baek, M.D.*, and Myung Seok Lee, M.D.*

Department of Internal Medicine, Inha University College of Medicine, Incheon;

Department of Internal Medicine, Hallym University College of Medicine*, Seoul, Korea

Background/Aims: Susceptibility to organ damage induced by alcohol may be related to inherited variations (polymorphisms) in alcohol-metabolizing enzymes, or polymorphisms affecting cytokines. The aim of this study was to compare the genotype and allelic frequencies of ADH2, ADH3, ALDH2, cytochrome P450-2E1, IL-1, IL-6, IL-8 and tumor necrosis factor-α in patients with alcoholic pancreatitis and alcoholic liver cirrhosis with those of controls.

Methods: We determined the polymorphism of genes of the above-mentioned alcohol-metabolizing enzymes and cytokines in 29 alcoholic pancreatitis patients (AP), 22 alcoholic liver cirrhosis patients (LC) and 100 healthy blood donors (control). The genotypes were characterized by restriction fragment length polymorphism after amplification of genomic DNA by polymerase chain reaction. Results: The allelic frequency of CYP2E1*c2 was significantly different in three groups (AP: LC: Control=0.224: 0.136: 0.320, p<0.05). There was no significant difference in the other genotypes or allelic frequencies of the three groups. The allelic frequencies of CYP2E1*c2 and ALDH2*2 were more frequent in the control than patients with alcoholic liver cirrhosis (LC: Control=0.136: 0.320, p<0.05, LC: Control=

0.114: 0.265, p<0.05). Allelic frequencies of ADH2 was statisitcally different between LC and control (ADH2*1; LC:

Control=0.727: 0.495, ADH2*2; 0.227: 0.360, ADH2*3; 0.046: 0.145, p<0.05). Conclusions: There was no difference in the frequencies of genotype and allele of enzymes and cytokines among the three groups. However, frequency of ADH2*1 was significantly higher and those of CYP2E1*c2 and ALDH2*2 were significantly lower than LC group than control. (Korean J Gastroenterol 2004;43:355-363)

Key Words: Genetic polymorphism; Alcohol-metabolizing enzyme; Cytokine; Alcohol induced pancreatitis; Alcoholic

liver cirrhosis

대한소화기학회지: 제43권 제6호, 2004

서 론

과량의 알코올을 만성적으로 복용할 경우 여러 장기에 합병증이 발생하며 알코올성 간경변과 췌장염이 대표적인 질환이다. 알코올의 섭취량이 많을수록 질환이 발생할 확 률이 높지만 모두 알코올 섭취량에 비례하는 것은 아니다.

질환에 대한 개인적 감수성의 차이에는 여러 요인들이 작 용하며, 이란성보다 일란성 쌍생아에서 진행된 알코올성 간질환의 일치율이 높아 유전적 소인이 관여함을 알 수 있 다.¹ 유전적 요소는 알코올의 대사, 독성, 중독에 다양한 영 향을 주며 이는 질환에 대한 개인의 감수성으로 나타난다.

알코올은 간세포 내에서 알코올 탈수소효소(ADH), 미소 체 에탄올 산화계(microsomal ethanol oxidizing system), 카 탈라제 등 세 가지 경로를 통해 대사된다. 이 모든 경로에 서 독성 물질인 아세트알데히드가 생산되며 아세트알데히 드 탈수소효소(ALDH)에 의하여 대사되어 아세테이트가 된 다.² 대사 과정 중에서 ADH의 경우 적어도 6개의 이소성 효소(ADH1-6)들이 있고 이 중 ADH2, ADH3가 유전적 다 형성을 가지며 ADH2는 3개(ADH2*1, ADH2*2, ADH2*3), ADH3는 2개(ADH3*1, ADH3*2)의 대립유전자를 가진다.³ 이 중 ADH2*1/*1과 ADH3*2/*2 유전자형은 낮은 활성도 를 가진다. 미소체 에탄올 산화계의 시토크롬 P450 2E1(CYP2E1)효소는 혈중 알코올 농도가 높을 때 대사에 관여하며, 5‘-flanking 부위의 RsaI, PstI 다형성은 효소의 전 사의 조절과 관련이 있고, c2 대립유전자를 가진 경우 전사 활성도는 실험실 연구에서 c1 유전자보다 높다.⁴ 활성도가 높은 CYP2E1, ADH의 유전형을 가진 경우 알코올이 더 빠 르게 아세트알데히드로 이환되고 간내 축적이 증가한다.

이 결과로 알코올성 간경변이 잘 발생되거나, 알코올중독 을 방어하는 기전을 보인다.

ALDH는 ALDH1과 ALDH2 두 가지 효소가 있으며 ALDH2가 아세트알데히드의 대사 능력을 크게 좌우하며 2 가지 대립유전자(ALDH2*1, ALDH2*2)를 가진다. 동형접 합체인 ALDH2*2/*2는 아세트알데히드 분해 능력이 없어 이 유전자를 가진 사람은 축적된 아세트알데히드로 인한 안면 홍조, 오심, 빈맥 등의 부작용으로 알코올을 섭취하기 어려우며⁵ 서양인에 비해 우리나라와 일본, 중국 등 일부 동양인에 흔하다.^6,7

만성 음주가 질환을 유발하는 데는 염증반응체계의 활성 화가 특징적이며 다양한 시토카인들이 알코올성 간질환의 병리에 관여한다. 만성적 알코올의 섭취는 장에서 내독소 의 통과를 증가시키고 간내 세망상피의 기능을 손상시킨 다.⁸ 이는 혈장내 내독소의 농도를 증가시키고 염증성 시토 카인들(IL-1, IL-6, TNF-α)의 생산을 자극하고, 내독소와

TNF-α는 단핵구, 거식세포, 쿠퍼세포, 간세포의 IL-8의 생 산을 자극한다. 이 때 분비된 IL-8은 간내 중성구의 침윤과 간손상을 야기하며⁹ 알코올성 간염의 생존율 예측 인자와 간경변의 예후 인자이다.^10,11

이에 본 연구에서는 알코올성 췌장염 환자군, 알코올성 간경변 환자군과 대조군에서 4가지 알코올대사효소(ADH2, ADH3, ALDH2, CYP2E1)와 4가지 시토카인(IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α)의 유전자 다형성을 알아보고 각 군간의 차이 를 통하여 알코올성 췌장염과 간경변 환자군의 유전자 다 형성의 특성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

2001년 5월부터 2002년 12월까지 인하대병원에 내원한 알코올성 췌장염 환자(29명), 알코올성 간경변 환자(22명) 와 건강검진을 위하여 건강검진센터로 내원한 질환을 가지 지 않은 검진자(100명)를 대상으로 연구하였다. 알코올성 췌장염은 병력과 임상 소견, 내시경 역행췌담관조영술, 전 산화단층촬영술을 통하여 진단하였으며, 총담관결석증, 고 칼슘혈증, 고지혈증, 약물 유발 췌장염 등을 배제하였다. 알 코올성 간경변은 간조직검사 또는 비장종대, 복수, 식도정 맥류 등 임상 소견, 방사선 소견, 내시경 소견을 바탕으로 진단하였으며, B 또는 C형 간염, 혈색소침착증, 윌슨병, α- 1 항트립신결핍증, 자가면역성 간질환 등을 배제하였다. 대 조군은 건강검진센터에 내원한 검진자 중 병력, 임상 소견, 혈액검사, 방사선검사에서 간질환이나 췌장염 소견이 없으 며, 모든 검진 결과가 정상범주에 있는 검진자를 대상으로 정하였다. 대상군의 연령 및 성별 분포는 Table 1과 같다.

2. 방법 1) DNA 추출

대상자의 정맥에서 혈액을 채취하여 실험 전까지 -70℃

에 보관하였다. QIAamp DNA kit (Qiagen, Hilden, German)

Table 1. The Age and Sex Distribution of Subjects Group Number of subjects

Age (yrs)*

male female total AP

LC Control

27 19 44

2 3 56

29 22 100

50.4±26.6 48.8±18.8 49.2±20.3 AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

*mean±SD.

356

김명식 외 12인. 알코올성 췌장염과 간경변 환자의 유전자 다형성

를 이용하여 DNA를 추출하였다.

2) 중합효소연쇄반응

유전자 각각의 시발체(primer)를 제작하였다(Table 2). 준 비된 DNA 5 µL에 Taq 중합효소 0.5 unit, 10X PCR 완충액 (25 mM TAPS:pH 9.3, 50 mM KCl, 2 mM MgCl2, 1 mM 2-mercaptoethanol), dNTP를 각각 0.2 mM, 시발체를 각각 0.4 µM씩 넣고 총 부피가 50 µL가 되도록 증류수를 첨가하

고 GeneAmp PCR system 9600 (Perkin Elmer, New Jersey, USA)를 사용하여 증폭하였다.

3) 제한효소법 및 전기영동

증폭산물을 먼저 MinElute kit (Qiagen)를 이용하여 PCR 시에 사용되었던 시발체, 효소, 완충액을 제거한 후 제한효 소를 첨가하고 반응산물을 순수 우무 겔과 아크릴아마이드 겔에 전기영동하여 결과를 확인하였다.

4) 통계학적 처리

통계 프로그램은 SPSS for windows (ver 7.5, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하였고 유의성 검정은 Pearson chi-square test를 이용하였으며 p값이 0.05 미만일 때 통계 적으로 유의한 차이가 있다고 판정하였다.

결 과

1. ADH2 유전자 다형성

ADH2 유전자형은 알코올성 췌장염군에서 ADH2*1/*1, ADH2*1/*2, ADH2*1/*3, ADH2*2/*2, ADH2*2/*3, ADH2*

3/*3 유전자형이 37.9%, 24.1%, 6.9%, 17.5%, 10.3%, 3.4%, 알코올성 간경변군에서 59.1%, 22.7%, 4.5%, 9.1%, 4.5%, 0%이었다. 대조군은 36.0%, 23.0%, 5.0%, 18.0%, 12.0%, 6.0%이었다.

유전자형의 빈도는 세 군간, 또는 개별적 두 군간의 비 교에서 유의한 차이가 없었다. 대립유전자의 빈도는 세 군 간에는 유의한 차이는 없었으나 개별적 두 군간의 비교시 알코올성 간경변군과 대조군간에서 유의한 차이를 보여 ADH2*1의 빈도는 알코올성 간경변군에서, ADH2*2와 ADH2*3는 대조군에서 높았다(ADH2*1; LC: Control=0.727:

0.495, ADH2*2; 0.227: 0.360, ADH2*3; 0.046: 0.145, p=0.016, Table 3).

2. ADH3 유전자 다형성 Table 2. Primers for Polymerase Chain Reaction Restriction

Fragment Length Polymorphism Gene Primer sequence ADH2

(Exon3)

5'-ATT CTG TAG ATG GTG GCT GT-3' 5'-GAA GGG GGG TCA CCA GGT TG-3' ADH2

(Exon9)

5'-TGG ACT CTC ACA ACA AGC ATG T-3' 5'-TTT CTT TGG AAA GCC CCC AT-3' 5'-TCT TTC CTA TTG CAG TAG C-3'

ADH3 5'-GCT TTA AGA GTA AAT ATT CTG TCC CC-3' 5'-AAT CTA CCT CTT TCC GAA GCA-3' ALDH2 5'-CCA CAC TCA CAG TTT TGA ATT-3' 5'-GGC TAC AAG AAT TCG GGG AGT-3' CYP2E1 5'-TTC ATT CTG TCT TCT AAC TGG-3'

5'-CCA GTC GAG TCT ACA TTG TCA-3' IL-1 5'-CTG CAT ACC GTA TGT TCT CTG CC-3'

5'-GGA ATC TTC CCA CTT ACA GAT GG-3' IL-6 5'-TGA CTT CAG CTT TAC TCT TTG T-3'

5'-CTG ATT GGA AAC CTT ATT AAG-3' IL-8 5'-TCA TAA CTG ACA ACA TTG AAC G-3'

5'-AGT CAT AAC TGA CAA CAT TGA ACA-3' TNF-α 5'-AGG ACT GGA GGC TCT TTC T-3'

5'-TCA CAG AGA GTC AGG GAC TT-3' ADH, alcohol dedydrogenase; ALDH, aldehyde dehydro- genase; IL, interleukin; TNF, tumor necrosis factor; CYP2E1, cytochrome P4502 E1.

Table 3. Genotypic and Allelic Frequencies of ADH2

Group (n)

Genotype frequency (%) Alleic frequency (%) ADH2

*1/*1

ADH2

*1/*2

ADH2

*1/*3

ADH2

*2/*2

ADH2

*2/*3

ADH2

*3/*3 ADH2*1 ADH2*2 ADH2*3 AP (29)

LC (22) Control (100)

37.9 59.1 36.0

24.1 22.7 23.0

6.9 4.5 5

17.5 9.1 18.0

10.3 4.5 12.0

3.4 0 6.0

53.5 72.7*

49.5

34.5 22.7*

36.0

12.1 4.6*

14.5

*LC vs control; p=0.016.

AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

357

The Korean Journal of Gastroenterology: Vol. 43, No. 6, 2004

ADH3 유전자형은 알코올성 췌장염군에서 ADH3*1/*1, ADH3*1/*2, ADH3*2/*2 유전자형이 86.2%, 10.3%, 3.4%, 알코올성 간경변군에서 90.9%, 9.1%, 0%이었다. 대조군은 76.0%, 21%, 3.0%이었다. 유전자형의 빈도와 대립유전자의 빈도 역시 각 군간에 유의한 차이는 없었다(Table 4).

3. ALDH2 유전자 다형성

ALDH2 유전자형은 알코올성 췌장염군에서 ALDH2*

1/*1, ALDH2*1/*2, ALDH2*2/*2 유전자형이 65.5%, 27.6%, 6.9%, 알코올성 간경변군에서 77.3%, 22.7%, 0%이었다. 대 조군은 58.0%, 30.0%, 12.0%이었다.

유전자형의 빈도는 세 군간, 또는 개별적 두 군간의 비교 에서 유의한 차이를 보이지 않았다. 대립유전자의 빈도는 세 군간에는 유의한 차이는 없었으나 개별적 두 군간의 비 교시 알코올성 간경변군과 비교하여 대조군에서 ALDH2*2 대립유전자의 빈도가 유의하게 높았다(LC: Control=0.114:

0.265, p=0.033, Table 5).

4. CYP2E1 유전자 다형성

CYP2E1 유전자형은 알코올성 췌장염군에서 CYP2E1

*1/*1, CYP2E1*1/*2, CYP2E1*2/*2 유전자형이 58.6%, 37.9%, 3.4%, 알코올성 간경변군에서 77.3%, 18.2%, 4.5%

이었다. 대조군은 51.0%, 34.0%, 15.0%이었다.

유전자형의 빈도는 각 군간에 유의한 차이는 없었다.

대립유전자의 빈도는 세 군간의 비교에서 CYP2E1*c2의 대립유전자의 빈도가 유의한 차이를 보였으며(AP: LC:

Control=0.224: 0.136: 0.320, p=0.03), 알코올성 간경변군과 비교하여 대조군에서 CYP2E1*c2 대립유전자 빈도가 유의하 게 높았다(LC: Control=0.136: 0.320, p=0.015, Table 6).

5. 시토카인 유전자 다형성

IL-1B:C-511T 다형성에서 알코올성 췌장염군에서 IL-1*

C/*C, IL-1*C/*T, IL-1*T/*T 유전자형이 72.4%, 24.1%, 3.4%, 알코올성 간경변군에서 63.6%, 31.8%, 4.5%이었다.

Table 6. Genotypic and Allelic Frequencies of CYP2E1

Group(n) Genotype frequency (%) Alleic frequency (%) CYP2E1 *c1/*c1 CYP2E1 *c1/*c2 CYP2E1 *c2/*c2 CYP2E1*c1 CYP2E1*c2 AP (29)

LC (22) Control (100)

58.6 77.3 51

37.9 18.2 34.0

3.4 4.5 15.0

77.6 86.4 68.0

22.4*

13.6*

32.0

*AP vs LC vs control; p=0.03.

AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

Table 5. Genotypic and Allelic Frequencies of ALDH2

Group (n) Genotype frequency (%) Alleic frequency (%) ALDH2*1/*1 ALDH2*1/*2 ALDH2*2/*2 ALDH2*1 ALDH2*2 AP (29)

LC (22) Control (100)

65.5 77.3 58.0

27.6 22.7 30.0

6.9 0 12.0

79.3 88.6 73.5

20.7 11.4*

26.5

*LC vs control; p=0.033.

AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

Table 4. Genotypic and Allelic Frequencies of ADH3

Group (n) Genotype frequency (%) Alleic frequency (%) ADH3*1/*1 ADH3*1*/2 ADH3*2/*2 ADH3*1 ADH3*2 AP (29)

LC (22) Control (100)

86.2 90.9 76.0

10.3 9.1 21.0

3.4 0 3.0

91.4 95.5 96.5

8.6 4.6 13.5 AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

358

Kim MS, et al. Genetic Polymorphisms in Patients with Alcohol Induced Pancreatitis and Alcoholic Liver Cirrhosis

대조군은 57.0%, 33.0%, 10.0%이었다. IL-6:G-174C 다형성 에서 유전자형은 알코올성 췌장염군에서 IL-6*G/*G, IL-6*

G/*C, IL-6*C/*C 유전자형이 86.2%, 10.3%, 3.4%, 알코올 성 간경변에서 81.8%, 18.2%, 0%이었다. 대조군은 81.0%, 14.0%, 5.0%이었다. IL-8:C781T 다형성에서 유전자형은 알 코올성 췌장염군에서 IL-8*C/*C, IL-8*C/*T, IL-8*T/*T 유 전자형이 34.5%, 44.8%, 20.7%, 알코올성 간경변군에서 36.4%, 36.4%, 27.3%이었다. 대조군은 35.0%, 44.0%, 21.0%

이었다. TNF-α: G-308A 다형성에서 유전자형은 알코올성 췌장염군에서 TNF-α*G/*G, TNF-α*G/*A TNF-α*A/*A 유전자형이 89.7%, 6.9%, 3.4%, 알코올성 간경변군에서 90.9%, 9.1%, 0%이었다. 대조군은 80.0%, 17.0%, 3.0%이었 다. 시토카인들의 유전자형의 빈도는 세 군간에 유의한 차 이를 보이지 않았으며 각 시토카인들의 대립유전자의 빈도 도 세 군간에 차이를 보이지 않았다(Table 7).

6. 알코올성 질환을 가진 군(AP+LC)과 대조군 간의 유전자 다형성의 비교

알코올성 췌장염군과 알코올성 간경변군을 합친 알코올 성 질환을 가진 군(AP+LC)과 대조군에서 다른 알코올 대

사효소들과 시토카인들의 유전자형의 빈도와 대립유전자 의 빈도는 두 군간에 차이를 보이지 않았으나 CYP2E1*c2 대립유전자의 빈도가 알코올성 질환을 가진군에서 유의하 게 낮았다(AP+LC: Control=0.186: 0.320, p=0.014, Table 8, Table 9).

고 찰

알코올성 질환은 비슷한 음주력을 가진 경우에도 개인마 다 발생 유무와 정도가 다르고, 발생하는 질환에도 차이가 있다. 이는 개인적 감수성을 뒷받침하는 간접적인 증거로 서 환경적, 문화적 차이와 같은 외부적 요소뿐 아니라 유전 적인 감수성이 영향을 주기 때문이다. 알코올성 간질환에 서는 알코올대사효소의 개인차에 대한 연구들이 진행되어 왔으며 알코올대사효소의 유전적 다형성이 질환에 미치는 영향에 대한 흥미로운 결과가 보고된 바 있었다. 그러나 그 결과는 보고자마다 다소 차이가 있어 알코올대사효소의 유 전자 다형성 이외의 다른 유전적 요인에 대한 관심을 유발 시키게 되었다. 알코올의 지속적인 소비는 IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α의 혈청 농도와 활성도를 증가시키며 알코올성 간 Table 7. Allelic Frequencies of Cytokines

Group (n) Alleic frequency (%)

IL-1*C IL-1*T IL-6*G IL-6*C IL-8*C IL-8*T TNF-α*G TNF-α*A AP (29)

LC (22) Control (100)

84.5 79.6 73.5

15.5 20.5 26.5

91.4 90.9 87.5

8.6 9.1 12.5

56.9 50.0 55.6

43.1 50.0 44.4

93.1 95.5 84.7

6.9 4.6 15.3 AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

Table 8. The Allelic Frequency of ADH2, ADH3, ALDH2, and CYP2E1 in the Alcohol End Organ Disease (AP+LC) and Control

Allelic frequencies(%)

Groups (n) ADH2*1 ADH2*2 ADH2*3 ADH3*1 ADH3*2 ALDH2*1 ALDH2*2 CYP2E1*c1 CYP2E1*c2 AP+LC (51)

Control (100)

61.8 49.5

29.4 36.0

8.8 14.5

93.1 86.5

6.7 13.5

83.3 73.5

16.7 26.5

81.4 68.0

18.6*

32.0*

*P=0.014, AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

Table 9. The Allelic Frequency of IL-1, IL-6, IL-8, and TNF-α in the Alcohol End Organ Disease (AP+LC) and Control Allelic frequencies (%)

Groups (n) IL-1*C IL-1*T IL-6*G IL-6*C IL-8*C IL-8*T TNF-α*G T TNF-α*A AP+LC (51)

Control (100)

82.3 73.5

17.4 26.5

91.2 87.5

8.8 12.5

53.9 57.0

46.1 43.0

94.1 88.0

5.9 12.0 AP, alcohol induced pancreatitis; LC, alcoholic liver cirrhosis.

359

대한소화기학회지: 제43권 제6호, 2004

질환에서 그 활성도의 증가는 질환의 임상 경과와 예후에 도 연관성을 가진다.^10,11 그러므로 시토카인의 유전적 다형 성은 알코올성 질환의 발생에 중요하지만 연구는 미미한 실정이다. 이에 연구자들은 알코올성 췌장염과 간경변에서 알코올대사효소와 시토카인의 유전적 다형성에 대한 연구 을 통하여 두 군과 건강 대조군과의 유전적 차이를 알아보 고자 하였다.

본 연구에서도 기존의 다른 연구들의 결과와 같이 알코 올중독자의 대부분은 남자였으며 세 군간의 연령의 유의한 차이는 없었다. 알코올 대사에 관여하는 효소들의 유전적 다형성은 동·서양간 차이가 있어 백인의 경우 90% 이상에 서 ADH2*1 동종접합체였고 거의 모두 ALDH2*1 동종접 합체이며, CYP2E1*c2 대립유전자의 빈도는 매우 낮았다.¹² 반면 중국, 일본, 한국 등 동양인에서는 ADH2*2의 빈도가 0.48~0.78로 서양인에 비해 높고^13,14 ADH3*1의 빈도도 0.78~0.98로 높다.^13,15 ALDH2*2의 빈도는 0.00~0.30로 다 양하지만¹⁵ 대개 0.10~0.20으로 서양인보다 유의하게 높 다.¹⁴ CYP2E1*c2 빈도는 대개 0.20으로 높고 c1 대립유전 자가 동종접합체인 경우는 0.50~0.75로 낮다.¹⁶ 본 연구의 알코올대사효소의 유전자형과 대립유전자 빈도는 ADH2*2 의 빈도가 0.36으로 다른 연구들에 비해 상대적으로 다소 낮았던 것 이외에는 모두 기존에 보고된 동양인의 빈도 범 위 내에 있었다.

알코올대사효소의 유전자형과 알코올중독간의 연관성에 대해서는 상충되는 보고들이 있으나 ADH2*2, ADH3*1, ALDH2*2는 알코올중독자에서 음주를 하지 않는 군보다 유의하게 낮아 만성 음주에 방어 기전이 있음을 알 수 있

다.^15,17 이후 연구들에서는 ALDH2*2가 가장 유력한 알코

올중독의 방어유전자임이 보고되기도 하였다.¹⁸ ADH2*1과 ADH3*2 대립유전자의 경우 효소활성도가 낮아¹⁹ 알데히 드 생성을 지연시켜 더 많은 알코올을 섭취할 수 있게 하

며^20-22 이는 CYP2E1*c1 대립유전자의 경우도 유사하다.

ALDH2*2 동종접합체를 가진 개인의 경우 알데히드 대사 능력이 매우 낮으며 아세트알데히드가 높은 농도로 인한 부작용으로 인하여 알코올을 거의 소비하지 못한다. 본 연 구에서 알코올성 질환을 가진 군(AP+LC)은 대조군에 비해 c2 대립유전자의 빈도가 유의하게 낮았으나(p=0.014) ADH2, ADH3, ALDH2의 대립유전자는 각 군간에 차이가 없었다.

국내의 다른 연구에서도 ADH2*2와 ADH3*1은 만성 음주 자와 비음주자 사이에 유의한 차이가 없다고 보고된 바 있 어¹³ 이에 대한 더 많은 연구가 필요하지만 대조군을 비음 주군으로 하지 않고 음주 여부와 상관없이 질환을 가지지 않은 건강 일반인으로 정한 본 연구의 제한점에서 그 이유 를 찾을 수 있다.

서양인에서는 알코올대사효소의 다형성의 차이가 드물

기 때문에 이것만으로 알코올성 질환과의 연관성을 설명하 기엔 제한성이 있었다. 또한 ADH3 유전자 다형성은 비교 적 흔했지만 이 대립유전자와는 연관성이 적었고²³ 알코올 성 간질환과 CYP2E1의 c2 대립유전자간의 연관성이 보고 되었으나²⁴ 그 이후의 다른 연구들에서 확증되지 못하였 다.²⁵ 그 후 몇 가지 다른 가능성 있는 유전자들(type 1 collagen gene, α1-antitrypsin)에 대한 연구가 진행되었으나 연관성은 없었다.²⁶ 혈중 시토카인(IL-1, IL-6, IL-8, TNF- α)들은 알코올성 간질환 환자에서 혈장 농도나 활동성이 증가된다. 이들 시토카인 활성도의 증가는 간질환의 임상 경과와 연관성이 있고 이는 예후와도 관계가 있다. TNF-α 는 과다한 알콜 섭취로 인한 간손상의 염증반응에 중요한 매개 인자이다.²⁷그러나 알코올성 질환에서 다른 연구와는 달리 시토카인의 혈중 농도가 증가되어 있지 않은 보고들 도 있었다.^28-30

시토카인 유전자의 다형성은 대개 다양한 부위에서 한 개의 핵산에 다형성을 가지는데, IL-1β는 전사가 시작되는 부위에서부터 -511, -31과 3954 염기서열에 3가지 유전적 다형성을 가지며 IL-1β: C-511T의 경우 IL-1β*C: IL-1β*T 의 빈도가 0.56: 0.44로 보고되었다.³¹IL-6: G-174C의 경우 서양인에서 IL-6*C의 빈도가 0.38~0.42이며^32,33 흑인의 경 우 GG 동종접합체의 빈도가 매우 높고 CC의 빈도는 0%, IL-6*C의 빈도는 0.04~0.08로 아주 낮다.^32,34IL-8: C781T는 호흡기 바이러스 감염에 관한 한 연구에 의하면 IL-8*C의 빈도가 90%, IL-8*T의 빈도가 10% 정도이다.³⁵ TNF-α:

G-308A의 경우 촉진유전자 부위인 -308과 238 위치에 다 형성이 있음이 알려졌으며^36,37 GG의 유전자 빈도가 70%

이상으로 TNF-α*A 대립유전자의 빈도는 대략 20%이

다.^38,39 그러나 동양인에서의 IL-1B를 제외한 다른 시토카

인 유전자의 다형성의 빈도에 관한 보고는 거의 없다.

본 연구 결과 대조군에서 IL-1B의 경우 IL-1β*C: IL-1β

*T의 빈도가 0.74: 0.26이었으며 IL-6:G-174C의 경우 IL-6

*G: IL-6*C의 빈도가 0.88: 0.12로 백인과 흑인의 중간 양 상을 보였다. IL-8: C781T의 경우 IL-8*C: IL-8*T가 0.57:

0.43로 영국의 대규모 연구에서보다 IL-8*T 대립유전자의 빈도가 높았다. TNF-α: G-308A의 경우 본 연구에서도 GG 의 유전자 빈도가 80% 이상으로 TNF-α*A 대립유전자의 빈도는 12%로 기존의 결과와 유사했다. 또한 4가지 시토카 인들 모두에서 유전적 다형성은 세 군간에 유의한 차이가 없었다.

알코올성 간경변은 ADH3*2/*2와 ADH2*1/*1 유전자형 과의 연관성이 보고된 바 있다.¹² 알코올성 간경변과는 다 르게 알코올성 췌장염의 경우 대조군과 비슷한 유전자형을

보였다.^12,40,41 하지만 ADH2*2/*2가 알코올성 췌장염의 감

수성과 연관성이 있다는 보고도 있으며,⁴² 최근 알코올성 360

김명식 외 12인. 알코올성 췌장염과 간경변환자의 유전자 다형성

급성 췌장염과 SPINK1 (pancreatic secretary serine protease inhibitor Kazal type 1) 유전자의 이형접합체와의 연관성도 알려졌다.⁴³

본 연구에서 알코올성 췌장염군에서는 어떠한 유전자형 이나 대립유전자의 빈도도 알코올 간경변이나 대조군에 비 하여 유의한 차이를 가지지 못하였다. 하지만 알코올성 간 경변군과 대조군의 비교시 대조군에서 CYP2E1*c2 대립유 전자와 ALDH2*2 대립유전자 빈도가 유의하게 높았다. 또 한 ADH2의 대립유전자의 빈도 분포가 두 군 간에서 유의 한 차이를 보여, ADH2*1의 빈도는 알코올성 간경변군에 서, ADH2*2와 ADH2*3는 대조군에서 높은 경향을 보였다.

이는 CYP2E1*c1, ALDH2*1과 ADH2*1의 대립유전자를 가진 개인은 만성 음주시 간경변이 발생할 확률이 다른 대 립유전자를 가진 경우보다 높을 수 있다는 것을 의미한다.

또한 이 연구 결과는 알코올성 간경변과 췌장염에서 알코 올이 질환을 유발하는 기전에 차이가 있을 수 있는 가능성 을 제시한다. 알코올성 췌장염군과는 다르게 알코올성 간 경화군에서 CYP2E1*c1, ADH2*1과 ALDH2*1이 대조군보 다 유의하게 높은 빈도를 보였다. 이는 알코올 대사에서 알코올의 부작용의 주 요인인 아세트알데히드의 생성의 촉진과 아세테이트로의 대사를 지연시키는 대립유전자들 즉 알코올 섭취에 방어 기전을 가질 수 있는 CYP2E1*c2, ADH2*2과 ALDH2*2 대립유전자의 빈도가 유의하게 낮음 을 말한다. 즉 알코올성 간경변은 알코올성 췌장염보다 섭 취한 총 알코올의 양이 질환의 발생에 중요할 것이며 알코 올의 독성과 더욱 밀접한 연관이 있을 것을 시사한다. 본 연구 중 임상적인 관찰에서도 간경변 환자에서는 음주량이 매우 많음에도 췌장염이 잘 생기지 않고 만성 췌장염은 알 코올 섭취력이 적은 젊은 연령에도 종종 발생하는 것을 관 찰할 수 있었다.

요 약

목적: 만성 음주에 의한 장기 손상의 개인적 감수성의 차 이는 알코올대사효소나 시토카인의 유전적 차이, 즉 유전 자의 다형성에 의해 영향을 받을 것으로 생각된다. 이 연구 는 알코올성 췌장염과 알코올성 간경변 환자에서 ADH2, ADH3, ALDH2, CYP2E1, IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α들의 유 전자의 유전자형과 대립유전자의 차이를 대조군과의 비교 연구를 통하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 29명의 알코올성 췌장염 환자군(AP), 22명의 알코올성 간경변 환 자군(LC), 100명의 건강 대조군(Control)등 3개의 군을 대 상으로 하였다. 유전자형은 중합효소 연쇄반응법과 제한효 소법을 통한 전기영동법으로 결정하였다. 결과: 연구 결과 세 군간의 비교에서 CYP2E1*c2의 대립유전자의 빈도가 통

계상 유의한 차이를 보였으며, 그 외의 유전자형과 대립유 전자의 빈도는 세 군간의 유의한 차이가 없었다. 각 군간의 개별적 비교시 알코올성 간경변군과 비교하여 대조군에서 CYP2E1*c2 대립유전자와 ALDH2*2 대립유전자 빈도가 유의하게 높았다. ADH2의 대립유전자의 빈도 분포가 알코 올성 간경변군과 대조군, 두 군 간에서 유의한 차이를 보였 으며, ADH2*1의 빈도는 알코올성 간경변군에서, ADH2*2 와 ADH2*3는 대조군에서 높은 경향을 보였다. 결론: 알코 올성 췌장염군은 알코올대사효소와 시토카인의 유전자 다 형성에서 다른 군과 유의한 차이를 보이지 않았으나, 알코 올성 간경변군은 대조군보다 ADH2*1의 빈도는 높았고 CYP2E1*c2와 ALDH2*2의 빈도는 유의하게 낮았다.

색인단어: 유전자 다형성, 알코올대사효소, 시토카인, 알코 올성 췌장염, 알코올성 간경변

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