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Original Articles Korean Circulation J 1999;;;;29((((11))))::::1219-1224

한국인 남성에서 혈관내벽 NO 생산효소 및

베타-섬유소원 유전자다형성과 급성심근경색증의 연관성

성균관대학교 의과대학 내과학교실 삼성서울병원 순환기내과,1 심장혈관센타,2 임상병리학교실,3 삼성생명과학연구소 임상의학센터4

이원하4·황태홍4·박정의2·최윤호1·추진아2·김선우4·김종원3 이상철2·박승우2·이상훈2·홍경표2·서정돈2·이원로2

Analysis of the Endothelial Nitric Oxide Synthase and βββ-fibrinogen Gene β

Polymorphism in the Development of Acute Myocardial Infarction in Korean Men

Won-Ha Lee, PhD4, Tae-Hong Hwang, MSc4, Jeong-Euy Park MD2, Yoon-Ho Choi, MD1, Jin A Choo, RN2, Seonwoo Kim, PhD4, Jong-Won Kim, MD3, Sang-Chol Lee, MD2, Seung Woo Park, MD2, Sang Hoon Lee, MD2, Kyung Pyo Hong, MD2,

Jung Don Seo, MD2 and Won Ro Lee, MD2

1Department of Medicine, 2Division of Cardiology, Samsung Cardiac and Vascular Center,

3Department of Clinical Pathology, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul,

4Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute, Kangnam-ku, Seoul, Korea

ABSTRACT

Background and Objective:The aging process affects the responsiveness and other functions of endothelium and vascular smooth muscle cells, predisposing the old vessels to the development of atherosclerotic lesions.

Endothelial nitric oxide synthase (ecNOS) gene polymorphism was shown to affect the occurrence of acute myocardial infarction (AMI). We hypothesized that aging may affect the association between the ecNOS gene polymorphism and AMI. Methods:We investigated the age-related distribution of the ecNOS gene a/b polym- orphism in 121 male AMI patients and 206 age-matched healthy male controls. As a control, we also genotyped b-fibrinogen gene H1/H2 polymorphism in the same population. Results:The aa, ab, and bb genotypes were found in 1, 49 and 156 cases among the control subjects and 5, 23 and 93 cases among the AMI patients, respectively. There was a significant association between the ecNOS polymorphism and AMI (p=0.045).

When the correlation was analyzed by age, the significance remained only in the group below the age of 51 (p

=0.009). The distribution of the b-fibrinogen gene H1/H2 alleles, however, was not found to be associated with development of AMI in both young (p=0.7400) and old (p=0.2160) population. Conclusion:Our results provide the first evidence that links ecNOS polymorphism to the risk of AMI in relation to age. Young persons who smoke or have ecNOS aa genotype may have an increased risk of developing AMI. The functional as well as structural changes associated with aging in the vascular endothelium may mask the effect of the ecNOS polymorphism in the development of AMI in old people. ((((Korean Circulation J 1999;29((((11)))):1219-1224)))) KEY WORDS:Myocardial infarction·Nitric oxide synthase·DNA polymorphism·Smoking·Aging.

논문접수일:1999년 5 월 6일 심사완료일:1999년 11 월 8일

교신저자:박정의, 138-710 서울 강남구 일원동 50 성균관대학교 의과대학 내과학교실 순환기내과, 심장혈관센타 전화:(02) 3410-3416・전송:(02) 3410-3669 E-mail:jepark@smc.samsung.co.kr

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서 론

흡연은 혈관내벽에 의한 nitric oxide(NO)생산을 감 소시켜 NO를 매개로 한 혈관확장을 감소시킨다. 현재 까지 흡연을 제외하고는 급성심근경색증과 관련된 혈 관내벽의 기능이상에 영향을 미치는 요인들은 아직 완 전히 이해되지 않고 있다.1)2) NO는 혈관기능 조절에 중요한 역할을 하는 물질로 혈관내피세포에 의해 일어 나는 혈관확장을 중재하고, 평활근세포의 증식과 혈소 판 및 단구세포가 혈관내벽에 흡착하는 것을 방해하며 활성화산소를 제거하는 역할을 한다.3-5) 혈관기능 조절 에 있어서 이같은 NO의 중요한 역할은 혈관내벽에서 NO의 생성에 이상이 생길 경우 동맥경화의 발생을 초 래할 가능성이 있음을 시사한다.6) 혈관내벽 NO 생산 효소(ecNOS) 유전자의 4번째 인트론에 있는 27염기 서열의 4개(ecNOS a 대립유전자) 혹은 5개(ecNOS b 대립유전자) 반복에 의한 ecNOS 유전자 a/b 다형성은 관상동맥질환과 급성심근경색증 발병 위험과 연관성이 있다고 보고되었다.7)8) 또한 관상동맥질환의 중증도에 미치는 흡연의 영향은 ecNOS ab 유전형이나 ecNOS bb 유전형보다 ecNOS aa 유전형에서 더 크다고 보고 되었다.8) ecNOS a/b 다형성이 효소의 기능적인 활동 이나 발현정도의 이상과 관련되어 있는지 알려지진 않 았지만, Tsukada 등에 의하면 ecNOS a 대립유전자가 혈장 NO대사산물 농도의 감소와 연관이 있다고 한다.9)

최근에 혈관내벽의 기능이상이 동맥경화, 고혈압, 심 장병 혹은 당뇨병 같은 질병에서 뿐 아니라 정상적인 노 화과정에서도 나타난다는 연구결과가 보고되고 있다. 고 령층과 실험동물을 이용한 많은 연구들에 의하면 노화 된 혈관내벽에서는 외부자극에 대한 반응성이 감소하는 데 이는 또한 NO에 의해 일어나는 혈관확장반응의 감 소를 유발한다.10-13) 이러한 기능적 변화 뿐만 아니라 노화과정에서 일어나는 구조적인 변화 또한 혈관내벽의 기능 이상을 초래한다. 노화된 혈관에서는 세포외부매트 릭스(extracellular matrix)의 축적, 교원질(collagen) 성분의 증가, 연축섬유(elastin fiber)의 혼란 등의 현상 이 일어나고, 이러한 것들은 혈관직경의 증가, 동맥의 비틀림, 동맥내벽 경직성의 증가로 이어진다.14)15)

혈장에서의 섬유소원 농도는 흡연정도 및 심근경색증과 불안정성협심증의 발병과 연관됨이 보고 되었다. 16)17)

타-섬유소원 유전자의 몇몇 다형성이 혈장의 섬유소원 농도에 영향을 미친다는 보고가 있었는데 가장 많이 연 구된 것이 프로모터 부위에 있는 H1/H2(G-453A) 다형성이다.18)19)

흡연은 나이든 환자보다 젊은 연령층에서 심근경색 증의 주요 위험요소이므로20-22) 흡연의 작용과 관련된 유전적 성향은 젊은 급성심근경색증 환자에서 찾기 쉬 울 것이다. 저자들은 NO를 생산하고 또 이로 인해 혈 관내벽의 기능과 연관이 있는 ecNOS 유전자다형성과 급성심근경색증의 연관성을 찾고자 하였다. 또한 비교 를 위하여 NO 대사와는 관련이 없는 것으로 알려진 베 타-섬유소원의 H1/H2 다형성의 분포도 조사하였다.

대상 및 방법

대 상

1994년부터 1997년까지 삼성서울병원에 내원하여 심혈관조영술을 시행한 20세에서 80세 사이의 혈연관 계가 없는 121명의 남성 급성심근경색증 환자를 대상 으로 하였다. 급성심근경색증의 진단은 통상적인 심전 도 변화와 임상증상 및 병리검사 결과들에 기초하여 내 려졌다. 정상 대조군은 정기적 건강검진을 위해 본 병 원 건강의학센터에 내원한 사람 중 혈연관계가 없는 남 성 206명을 무작위로 선정하였으며 관상동맥질환(급 성심근경색증, 협심증, 허혈성 심장질환 등)의 병력 및 건강검진 검사소견상 관상동맥질환이 있는 사람은 분 석에서 제외 하였다.

유전자다형성 검사

DNA는 백혈구에서 Miller 등에 의해 기술된 방법으 로 추출하였다.23) 추출된 DNA는 분석할 때까지 냉동 보관하였다. DNA 검체는 중합효소연쇄반응(PCR)에 의해 증폭하여 ecNOS 유전자의 경우는 Wang등에 의 해 개발된 방법을 사용하였으며8) 베타-섬유소원 유전 자의 다형성은 Montgomery 등에 의해 보고된 방법을 사용하여 검사하였다.18) 베타 섬유소원의 유전자 다형 성의 경우 환자군 10명과 대조군 3명의 경우 추출된 DNA의 부족으로 측정에서 제외 되었다.

통계 분석

통계 분석에는 프리즘 통계분석프로그램(Graph Pad

(3)

Software)을 이용하였으며 실험군 사이의 유전형의 비 교는 Chi-square 테스트를 이용하였고 나이, BMI, 총 콜레스테롤량 등의 임상적 자료의 비교는 t-테스트를 이용하였다.

결 과

본 연구에서는 여성을 제외하였는데 그 이유는 여성 의 경우 동맥경화 환자의 95% 이상이 50세 이상이어 서 저연령층의 환자를 충분하게 확보하기가 어렵기 때 문이다. 연구대상자의 임상적 특성을 보면 정상 대조군 보다 환자군에서 흡연력 및 당뇨병, 고혈압의 병력을 가진 비율이 높았다(Table 1). 본 연구에서는 저연령 층의 분석에 중점을 두었다. 참고로 삼성서울병원의 환 자 통계자료에 의하면 51세 이하의 남성 급성심근경색 증 환자는 전체 남성 급성심근경색증 환자의 약 24%

를 차지 하고 50세 이후에 급속히 증가하는 데 이는 노화에 의한 발병가능성이 많다. 따라서 본 연구에서는 51세 이하의 남성 환자의 참여에 중점을 두어 51세 이 하의 환자가 전체 환자군의 46%(121명중 55명)를 차 지하였다(Table 2).

정상 대조군에서 ecNOS aa, ab, bb유전형의 빈도는 각각 0.005, 0.238, 0.757이었다. 유전형의 분포는 Hardy-Weinberg 평형을 만족하는 분포를 보였다(P

=0.166). 급성심근경색증 환자군에서 ecNOS aa, ab, bb유전형의 빈도는 각각 0.041, 0.190, 0.769이었고 이는 Hardy-Weinberg 평형과 유의한 편차가 있었다 (P=0.034). 환자군과 정상인군의 유전형 분포를 비교 한 결과 ecNOS 다형성과 급성심근경색증 발생위험과 는 유의한 연관성이 있었다(Chi-squre=6.335, P=

0.045, Table 3). 또한 환자군은 정상 대조군보다 ec

NOS aa 유전형이 더 많았고 ecNOS ab 유전형은 더 적었다.8) 급성심근경색증 환자군은 정상 대조군보다 aa 유전형을 보유할 확률이 8.84배 높았다(odds ratio 8.84, 95% 신뢰구간 1.02~76.55, p=0.018). 그러나 ecNOS a와 ecNOS b 대립유전자의 비율은 두 군사이 에 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(P=0.631).

대상자를 저연령층과 고연령층(각각 50세 이하와 51 세 이상)으로 나누어 ecNOS 유전자다형성과 급성심근 경색증과의 연관성을 조사하였다(Table 3). 정상대조

Table 3. Distribution of ecNOS a/b allele in AMI patients and the control group. Comparisons were made in both total cases and different age groups

Group Age n Genotype Frequency

aa ab Bb p*

AMI Total 121 5(4.1)** 23(19.0) 93(76.9) 0.045

Control Total 206 1(0.5) 49(23.8) 156(75.7) -

AMI ≤50 55 4(7.3) 7(12.7) 44(80.0) 0.009

Control ≤50 104 0(0 ) 24(23.1) 80(76.9) -

AMI >50 66 1(1.5) 16(24.2) 49(74.2) 1.000

Control >50 102 1(1.0) 25(24.5) 76(74.5) -

*Values represent comparison of genotype frequency between the AMI patients and control group, **number(%) Table 1. Characteristics of study populations

Group Control (n=206)

AMI group (n=121) p*

Age(yrs) 51.0± 9.5 53.5±11.6 ns**

BMI(kg/m2) 24.0± 2.6 24.4± 3.2 ns Total Cholesterol

(mg/dl)

195.3±34.7 189.3±37.2 ns

Current Smokers 100(48.5) 90(74.4) <0.0001 Hypertension 15(7.3) 41(33.9) <0.0001 Diabetes Mellitus 11(5.3) 25(20.7) <0.0001 Age, BMI, and total cholesterol levels are expressed as mean±SD, *values represent comparison of inciden- ces between the patient and control group,

**not significant, †number(%)

Table 2. Age distribution of the acute myocardial infarc- tion patients and control subjects

Age Control group (n=206)

AMI group (n=121) 20-29 0( 0 ) 1( 0.8*) 30-39 22(10.7) 13(10.7) 40-49 75(36.4) 38(31.4) 50-59 71(34.5) 36(29.8) 60-69 30(14.6) 17(14.1) 70-79 7( 3.4) 16(13.1) 80-89 1( 0.5) 0( 0 )

*n(%)

(4)

군의 유전형 분포와 비교 했을 때 저연령 급성심근경 색증 환자군만이 ecNOS a/b 유전형 분포에 있어 통계 적으로 유의한 차이가 있었다. 이러한 관찰은 급성심근 경색증 발병에 있어 ecNOS 유전자다형성의 영향이 고 연령층보다 저연령층에 더 크게 나타남을 시사한다.

급성심근경색증 환자의 연령에 따른 ecNOS a/b 다 형성의 차이가 NO와 관련없는 다른 유전자의 다형성 에서도 나타나는지 보기위하여 베타-섬유소원 유전자 의 H1/H2 다형성을 조사하였다. Table 4에서와 같이 베타-섬유소원 H1/H2 다형성은 급성심근경색증과 관 련이 없었으며 연령에 따라 나누어 분석하여도 통계적 으로 유의한 연관성이 없었다.

본 연구에서는 또한 저연령층과 고연령층 환자들에서 급성심근경색증의 위험요소들의 빈도를 비교하여 보았 다. 50세이하 급성심근경색증 환자의 83.6%가 흡연자 이고 51세이상 급성심근경색증 환자의 66.7%가 흡연 자였다(p=0.033, Table5). 이것은 급성심근경색증의 주요 위험요소인 흡연이 저 연령층에 더 큰 영향력이 있음을 뜻한다. 연령에 따른 당뇨병의 빈도는 그룹간에 유의한 차이가 없었고 고혈압의 빈도는 고연령군에서 약간 증가하였지만 통계적 의의는 없었다.

비록 ecNOS a/b 유전형의 분포가 저연령층의 급성 심근경색증 환자들에서 유의하게 변화하였지만 흡연상 태 및 고혈압, 당뇨병와 같은 다른 위험인자들이 이러 한 변화와 연관되어 있을 가능성이 있다. 따라서 그러 한 위험인자를 가진 환자와 가지지 않은 환자간의 ec NOS a/b 유전형의 분포를 비교하였다. Table 6에서 보여주는 것과 같이 환자군에서 ecNOS a/b 유전형의 분포는 흡연, 고혈압, 당뇨병의 유무에 따라 변화가 없 었다. 또한 환자군을 51세 이하와 50세 이상으로 나누

어 같은 분석을 하였을 때도 흡연, 고혈압, 당뇨병의 유 무에 따른 ecNOS 유전형의 분포에는 차이가 없었다.

이러한 자료는 급성심근경색증의 발병과 ecNOS 유전자 a/b 다형성의 연관성은 흡연, 고혈압, 당뇨병과 같은 다 른 위험인자에 의해 영향받지 않는다는 것을 시사한다.

고 찰

정상 대조군에서 ecNOS aa, ab, bb유전형의 빈도는 각각 0.005, 0.238, 0.757이었다. 급성심근경색증 환 자군에서 ecNOS aa, ab, bb유전형의 빈도는 각각 0.041, 0.190, 0.769 이었다. 환자군은 정상 대조군보다 ec Table 4. Distribution of b-fibrinogen H1/H2 alleles in AMI patients and the control group. Comparisons were made in both total cases and different age groups

Genotype Frequency

Group Age n H1H1 H1H2 H2H2 p*

AMI Total 111 69(62.2)** 37(33.3) 5(4.5) 0.3057

Control Total 203 139(68.5) 60(29.6) 4(2.0)

AMI ≤50 49 28(57.1) 19(38.8) 2(4.1) 0.7400

Control ≥50 103 61(59.2) 40(38.8) 2(1.9)

AMI >50 62 41(66.1) 18(29.0) 3(4.8) 0.2160

Control >50 100 78(78.0) 20(20.0) 2(2.0)

*Values represent comparison of genotype frequency between the AMI patients and control group, **number(%).

Table 6. Distributions of ecNOS genotypes in AMI pati- ents divided by the smoking, hpertention, or diabetes mellitus

Genotype frequency Group n Aa ab bb p*

Current Smoker 90 5(5.6)** 17(18.9) 68(75.6) 0.406 Ex-/Non-Smoker 31 0(0 ) 6(19.4) 25(88.0) DM(+) 25 0(0 ) 3(12.0) 22(88.0) 0.269 DM(-) 96 5(5.2) 20(20.8) 71(74.0) Hypertension(+) 41 2(4.9) 10(24.4) 29(70.7) 0.514 Hypertension(-) 80 3(3.8) 13(16.2) 64(80.0)

*values represent comparison of genotype frequency between the AMI patients and control group,

**number(%)

Table 5. Comparison of risk factors in AMI patients Age group ≤50(n=55) ≥50(n=66) p*

Current 46(83.6)** 44(66.7) 0.033 Hypertension 16(29.1) 25(37.9) 0.439 Diabetes Mellitus 12(21.8) 13(19.7) 0.658

*Values represent comparison between the two age groups **number (%)

(5)

NOS aa 유전형이 더 많았고 ecNOS ab 유전형은 더 적었다. 이러한 유전형 빈도 및 환자군과 대조군과의 차이점 등은 Wang 등이 발표한 연구 결과와 일치하는 것이다.8)

본 연구에서는 또한 저연령층과 고연령층 환자들에 서 급성심근경색증의 위험요소들의 빈도를 비교하여 보았을 때 50세이하 급성심근경색증 환자에서 흡연자 의 비율이 51세이상 급성심근경색증 환자와 비교하였 을 때 통계적으로 유의하게 증가하였다(Table5). 이것 은 급성심근경색증의 주요 위험요소인 흡연이 저 연령 층에 더 큰 영향력이 있으며 이미 보고된 연구 결과들 과 일치하고 있다.20-22)

ecNOS 유전자는 이형성 협심증과 고혈압의 발생과 도 관련이 있다. 고혈압 환자의 ecNOS Glu298Asp 다 형성에 관한 연구에 의하면 ecNOS 유전자는 고혈압 발생과 연관되어있다.24-28) 그러나 본 연구에서는 급성 심근경색증 환자의 혈압과 ecNOS a/b 다형성과의 연 관성을 찾지 못했다(Table 6). Glu298Asp 돌연변이 는 또한 급성심근경색증 발생과 연관되어 있다는 보고 가 있어 현재 본 연구 대상자들의 Glu298Asp 다형성 을 연구 중이다.

흡연은 동맥경화의 중요 위험요소로 알려져 있으며 흡 연과 연관된 동맥경화의 위험은 또한 노화에 의해 영향을 받는다.20-22) 본 연구에서의 분석 결과 환자군은 흡연율 이 유의하게 높았다. 또한 환자군에서 고연령층 환자군과 비교시 저연령층 환자군에서 흡연 비율이 유의하게 높은 것으로 보아 흡연과 연관된 급성심근경색증 발생 또한 나 이에 의해 영향을 받을 것으로 생각된다. 나이가 들면서 일어나는 혈관의 변화는 ecNOS 다형성에 따른 급성심근 경색증 발생의 경우처럼 흡연에 연관된 급성심근경색증 발생에 영향을 미칠 가능성이 크다. 저자들은 ecNOS 유 전자의 다형성과 흡연과의 상관관계를 분석하고자 통계처 리를 시도 하였다. 그 결과 흡연과 ecNOS 유전자의 다형 성은 급성심근경색증의 발병에 상승작용이 있는 경향을 밝힐 수 있었으나 ecNOS aa 유전형의 빈도가 낮은 원인 으로 통계적 유의성은 없었다.

결론적으로 한국인 남성에서는 급성심근경색증의 발 병과 ecNOS a/b 다형성이 연관성이 있고, 이는 나이에 의해 영향을 받는다. 흡연 또한 급성심근경색증의 발병 과 연관이 있으며 50세이하의 젊은 남성에서 더 큰 영향 력을 가지는 것으로 보인다. 따라서 ecNOS aa 유전형

을 가지거나 담배를 피우는 젊은 사람들은 급성심근경 색증 발생위험이 증가되는 것으로 보여진다. 또한 노화 와 연관되어 일어나는 혈관내벽의 구조적, 기능적인 변 화는 급성심근경색증 발생에 미치는 ecNOS의 영향력 을 감소시키는 것으로 보인다.

요 약

서 론:

노화과정은 혈관내벽과 혈관평활근세포의 반응성과 다 른 기능들에 영향을 미쳐 노화된 혈관이 동맥경화성 손 상을 일으키게 만든다. ecNOS 유전자의 다형성은 급 성심근경색증의 발생에 영향을 미치는 것으로 보고되어 왔다. 저자들은 노화가 ecNOS 유전자의 다형성과 급 성심근경색증의 상관관계에 영향을 미치는 것으로 가 정하였다.

대상 및 방법:

50세 이하의 환자 55명을 포함하는121명의 남자 급 성심근경색증 환자와, 연령이 비슷한 206명의 정상 대 조군에서 ecNOS 유전자 a/b 다형성의 분포를 조사하 였다. 또한 비교를 위하여 베타-섬유소원 유전자의 H1/

H2 다형성도 조사하였다.

결 과:

정상 대조군에서 aa, ab, bb 유전형의 빈도는 각각 1, 49, 156례가 급성심근경색증 환자군에서는 5, 23, 93 례가 관찰되어 ecNOS 유전자의 다형성과 급성심근경 색증 사이에 유의한 연관성이 있었다(P=0.045). 나이 와 관계된 상관관계를 분석한 결과 50세 이하의 저연 령군에서 유의한 연관성이 있었다(P=0.009). 그러나 베타-섬유소원 유전자다형성의 경우는 급성심근경색 증의 발병과 연관이 없었으며(p=0.3057) 저연령군과 고연령군으로 나누었을 때에도 연관성이 발견되지 않 았다(각각 p= 0.7400, 0.2160 ).

결 론:

이러한 결과는 한국인 남성에서 급성심근경색증의 발병과 ecNOS a/b 다형성이 연관성이 있고 이는 나이 에 의해 영향을 받는다는 것을 처음으로 밝힌 것이다.

ecNOS aa 유전형을 가지거나 담배를 피우는 젊은 사 람은 급성심근경색증 발생 위험이 증가되는 것으로 보 여진다. 또한 노화와 연관되어 일어나는 혈관내벽의 구 조적, 기능적인 변화는 급성심근경색증 발생에 미치는

(6)

ecNOS 의 영향력을 감소시키는 것으로 보인다.

중심 단어:급성심근경색증・Nitric oxide synthase・

베타-섬유소원・흡연・노화.

감사문

이연구는 삼성생명과학연구소 연구비(C98-004)와 과학기술 부의 생명공학기술개발사업(98N10202A05)의 보조로 이루 어 졌음.

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수치

Table 2. Age distribution of the acute myocardial infarc- infarc-tion patients and control subjects
Table 6. Distributions of ecNOS genotypes in AMI pati- pati-ents divided by the smoking, hpertention, or diabetes  mellitus  Genotype frequency  Group  n  Aa  ab  bb  p*  Current Smoker  90  5(5.6)** 17(18.9) 68(75.6) 0.406  Ex-/Non-Smoker 31 0(0 )    6(19

참조

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