서 론
전립선은 사정과 배뇨를 조절하는 데 관여하는 남성생식 기관이며, 전립선염은 비뇨기과 의사들이 가장 흔하게 접 하게 되는 염증성 질환의 하나이다. 사춘기 이전에는 드물 지만 50세 이하의 성인 남성에서 흔한 비뇨기계 질환이며, 전체 남성의 약 50%가 일생에 한 번은 전립선염 증상을 경
험하게 된다.1,2우리나라의 경우 개원 비뇨기과 환자의 약 15-25%가 전립선염증후군 환자인 것으로 추정될 만큼 전립 선염은 청장년층에서 흔히 발견할 수 있는 비뇨기과적 질 환이다.3,4
전립선염증후군은 빈뇨, 잔뇨감, 세뇨, 지연뇨, 야간 빈 뇨, 급박뇨와 같은 배뇨이상과 하복부 및 회음부의 통증, 불 쾌감 등의 증상으로 많은 불편을 초래하여 삶의 질에 심각 한 영향을 미친다. 아울러 이는 이환율이 높음에도 불구하
진단적 유용성
Diagnostic Value of Polymerase Chain Reaction in Patients with Chronic Pelvic Pain Syndrome: using Semen as a Specimen
Chan Heo, Sung Joo Hong, Myung Cheol Gil
From the Department of Urology, National Medical Center, Seoul, Korea
Purpose: Specific microorganisms, such asChlamydiaandMycoplasma, are rarely detected in chronic pelvic pain syndrome, but fastidious and non-culturable microorganisms may be important in its etiology. The objective of this study was to evaluate the usefulness and significance of polymerase chain reaction (PCR) in the diagnosis of the etiologies of chronic pelvic pain syndrome, especially using semen as a specimen.
Materials and Methods: Between August 2005 and July 2006, 237 patients, with a mean age of 39 years (range 25-67 years), were evaluated for chronic pelvic pain syndrome. PCR testing of the semen was performed in all cases to establish the persistence ofC. trachomatis, T. vaginalis, M. hominis, M. genitalium and U. urealyticum.
Results: Of the 237 patients, 79 (33.3%) and 158 (66.7%) were categories IIIa and IIIb, respectively. On PCR, using semen, 18 (22.8%) of the 79 category IIIa and 26 (16.5%) of the 158 category IIIb cases were found to have positive PCRs for the causative microorganisms of CPPS. In a total of 53 isolates presenting positive PCR, the common causative micro- organisms were U. urealyticum, C. trachomatis, M. genitalium, T. vaginalis and M. hominis in 23 (43.4%), 16 (30.1%), 11 (20.8%), 2 (3.8%) and 1 case (1.9%), respectively.
Conclusions: PCR is revolutionizing the diagnosis of many infectious diseases, particularly those caused by microorganisms that are difficult to cultivate. Moreover, PCR shows nearly 100% accuracy in terms of sensitivity and specificity. PCR using semen, which can detect various microorganisms suggestive of the etiologies of chronic pelvic pain syn- drome, is expected to play an important role in the diagnosis, treatment and follow up of chronic pelvic pain syndrome in urology. (Korean J Urol 2007;48:189-194)
Key Words: Polymerase chain reaction, Prostatitis, Semen
대한비뇨기과학회지 제 48 권 제 2 호 2007
국립의료원 비뇨기과
허 찬 홍성주 길명철
접수일자：2006년 9월 4일 채택일자：2006년 12월 28일
교신저자: 길명철
국립의료원 비뇨기과
서울시 중구 을지로 6가 18-79 100-799
TEL: 02-2260-7249 FAX: 02-2274-6601 E-mail: bestandro@
hanmail.net
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고, 정확한 진단방법이나 적절한 치료법이 아직도 확립되 지 못한 실정이다. 전립선염증후군의 진단적 검사는 전통 적으로 4배분뇨법과 정액검사가 기본이 되고 있으며,5 이 검사들에 의해서 급성 세균성 전립선염, 만성 세균성 전립 선염, 만성 비세균성 전립선염/만성 골반통 증후군, 무증상 염증성 전립선염으로 분류하고 있다. 여러 보고들에 의하 면 전립선염증후군에서 세균성 전립선염이 차지하는 비율 이 5-10%에 불과한 것으로 여겨지고 있다.6 세균성 전립선 염의 비율이 낮은 이유는 여러 요건에 의해 세균이 동정될 기회가 적기 때문이다. 즉 시술자에 따른 기술적 차이로 인 한 부적절한 전립선 마사지, 감염이 국소적으로 분포되어 있는 경우, 전립선 배출관의 폐쇄, 최근 혹은 현재 항생제 치료를 받고 있는 경우 등은 위음성의 결과가 나올 수 있다.
따라서 이러한 전통적인 진단 방법만으로는 세균성 전립선 염을 정확하게 진단할 수 없을 뿐만 아니라, 특히 만성 세균 성 전립선염의 빈도가 과소 평가될 수 있는 소지가 항상 내재되어 있다고 할 수 있겠다.7
최근 분자 생물학적인 방법의 발달로 일반적인 배양검사 로는 검출이 어려웠던 Chlamydia나 Mycoplasma 등의 원인 균에 대한 중합효소 연쇄반응 (polymerase chain reaction;
PCR)을 이용한 진단법이 개발되었다.
이에 저자들은 전립선염 환자에 있어서 중요한 원인균으 로 생각되지만 일반 배양 검사로는 검출이 어려운 Chlamy- dia trachomatis, Trichomonas vaginalis, Mycoplasma hominis, Mycoplasma genitalium, Ureaplasma urealyticum 등의 미생물 을 검출하기 위하여 분자 생물학적 방법인 PCR을 이용하였 는데, 사정 시 정액 중 전립선 분비액이 30% 정도를 차지하 는데 착안하여 환자의 정액을 검체로 PCR 검사를 진행하여 원인 미생물을 검출, 분석하여 전립선염 진단에 있어서의 PCR의 유용성과 의의를 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
저자들은 2005년 8월부터 2006년 7월 사이에 하복부, 골 반부, 회음부 통증이나 불쾌감 등의 전립선염 증상을 주소 로 국립의료원과 늘푸른 비뇨기과를 방문한 환자들에게 병 력 청취와 이학적 검사, 요검사, 요배양검사, EPS 및 VB3의 배양검사를 시행하였다. 이들 중 요검사, 요배양검사에서 이상이 있는 경우와 EPS 및 VB3에서 균이 자라는 경우는 모두 제외한 후 만성 골반통 증후군 (chronic pelvic pain syndrome)으로 진단된 237명의 환자를 대상으로 하였다. 이 환자들은 다시 1998년 NIH Chronic Prostatitis Workshop에 의한 분류8에 따라 EPS 내의 백혈구 수가 고배율 현미경 시야에서 10개 이상인 경우를 Category IIIa (염증성 만성 골
반통 증후군)로, EPS의 백혈구가 고배율 현미경 시야에서 관찰되지 않는 경우를 Category IIIb (비염증성 만성 골반통 증후군)로 세분하였다.
모든 환자에서 정액을 이용하여 Chlamydia trachomatis, Trichomonas vaginalis, Mycoplasma hominis, Mycoplasma genitalium, Ureaplasma urealyticum에 대한 PCR 검사를 시행 하였다. 검체는 환자의 귀두를 비누와 물로 세척한 후 독립 된 방에서 자위행위에 의해 정액을 채취하여 멸균된 용기 에 담은 후 PCR 검사를 시행하였다. 이들 환자의 연령 분포 는 25세부터 67세로 평균 39세였으며 30대가 가장 높은 비 율 (120명, 50.6%)을 차지하였다 (Table 1).
채취된 검체에서 DNA의 분리는 Nucleogen Genomic spin kit (Nucleogen, 한국)를 이용하였다. 우선 환자의 정액을 50 ml tube에 넣고 2,000rpm에서 10분간 원심분리 후 상층액을 버리고 1ml 정도를 남겨 놓은 후 잘 섞어서 200μl를 1.5ml tube에 옮긴 후 20μl의 Proteinase K와 200μl의 Buffer NL을 넣고 진탕 혼합하여 55oC에서 10분간 방치하였다.
상기 샘플에 400μl ethanol (96-100%)을 넣고 잘 혼합시켜 서 column으로 옮겨서 8,000rpm으로 1분간 원심 분리한 후 2.0ml tube에 column을 끼운 다음 Wash C solution을 500μl 넣고 8,000rpm에서 1분간 원심 분리하였고, 다시 500μl Wash D solution을 첨가하여 13,000rpm에서 3분간 원심 분 리하였다. 상기 column에 Elution buffer 100μl를 넣고 실온 에 2분간 둔 후 8,000rpm으로 1분간 원심 분리하여 DNA를 분리하였다. DNA의 확인은 ethidium bromide를 넣은 0.8%
agarose gel에서 전기영동한 후 UV lamp를 이용하여 시행하 였다.
중합효소 연쇄반응을 이용한 균주 확인 과정은 0.2ml PCR tube에 Template DNA 3μl, PCR 10xbuffer 2μl, dNTP (2.5 mM each) 1μl, upstream (downstream) primer 각 1μl, 증류수 11.8μl와 Taq DNA polymerase (iNtRON, 한국) 0.2μl를 각각 넣고 전체 반응 용적은 20μl로 맞춘 후 진행하였는데, Takara TP600 thermal cycler (Takara, Japan)를 이용하여 94oC
Table 1. Age distribution of the chronic pelvic pain syndrome patients
Age No. of patients (%)
20-30 26 (11.0)
31-40 120 (50.6)
41-50 73 (30.8)
≥51 18 (7.6)
Total 237 (100)
에서 5분간 변성한 후 94oC에서 1분간 변성, 55oC에서 1분 간 상보 가닥 형성, 72oC에서 1분간 합성 신장을 반복하여 35회 증폭한 후 72oC에서 5분간 놓아두었다. PCR 생성물을 ethidium bromide를 넣은 1.5-2.5% agarose gel에서 전기영동 한 후 UV lamp하에서 DNA band를 확인하였다.
또한 사용된 primer는 COSMO (Cosmo co Ltd, 한국)사에 주 문하여 각 균주에 특이적인 sequence를 제작하여 사용하였다.
결 과
본 연구에서 전체 대상 환자는 237명이었으며 Category IIIa는 79명 (33.3%), Category IIIb는 158명 (66.7%)이었다. 정 액을 검체로 이용한 PCR을 통하여 원인균주가 밝혀진 경우 는 Category IIIa에서는 18명 (22.8%)으로 U. urealyticum이 7 례, C. trachomatis가 5례, M. genitalium이 3례, C. trachomatis 와 M. hominis가 같이 검출된 경우가 1례, U. urealyticum과 M. genitalium이 같이 검출된 경우가 2례였다. Category IIIb 의 경우는 26명 (16.5%)에서 PCR을 통해 원인균주가 밝혀 졌고 U. urealyticum이 9례, C. trachomatis가 8례, M. genita- lium이 2례, T. vaginalis가 1례, U. urealyticum과 M. genita-
lium이 같이 검출된 경우가 3례, U. urealyticum과 T. vagina- lis가 같이 검출된 경우가 1례, C. trachomatis와 M. genita- lium이 같이 검출된 경우가 1례, C. trachomatis와 U. urealyti- cum이 같이 검출된 경우가 1례씩으로 나타났다 (Table 2).
PCR 검사 결과 균이 중복으로 검출된 경우를 포함한 53 례의 양성 중 U. urealyticum이 23례 (43.4%)로 가장 많았고, C. trachomatis가 16례 (30.1%), M. genitalium이 11례 (20.8%), T. vaginalis가 2례 (3.8%), M. hominis가 1례 (1.9%)의 순으로 나타났다 (Fig. 1).
고 찰
전립선염증후군은 임상적으로 빈뇨, 배뇨통 등의 배뇨 증상이나 사정 시 통증, 혈정액증 등의 성기능 이상 또는 생식기 주변, 회음부, 요도, 허리부위 통증 등의 증상이 단 독 혹은 복합적으로 존재하며 성인 남자의 50%가 살아가는 동안 한 번은 전립선염 증상을 경험하는 역학적으로 이환 율이 높은 질환이다.1,2,9이 질환은 세균성 및 비세균성 질환 으로 이루어진 질병군으로서, 아직 정확한 원인 및 병인이 밝혀지지 않고 있고, 치료 또한 경험적인 항생제 처방이 주 를 이루고 있다.
전립선염은 1815년 Legneau가 요도염의 합병증으로 추정 한 것이 최초의 기록이며, 문서화된 정확한 기록은 1838년 Velrdies에 의해 발표되었고, 이후 1927년 von Lackum10이 미국 John Hopkins 병원지에 보고하였다. 비세균성 만성 전 립선염은 1957년 Campbell11이 급성 증상을 나타내지 않는 만성전립선염이 있으며, 이때 전립선은 울혈되지만 원인은 비세균성으로 온다고 발표한 것이 최초의 보고이다.
Drach 등12은 전립선염을 급성 세균성 전립선염, 만성 세 균성 전립선염, 비세균성 전립선염, 전립선통으로 크게 분 류하였고, 1998년 미국립보건원 (National Institute of Health;
NIH)8에서는 기존의 비세균성 전립선염과 전립선통을 묶어 서 만성 골반통 증후군이라는 새로운 명칭을 부여하여 Ca- tegory I: 급성 세균성 전립선염, Category II: 만성 세균성 전 립선염, Category III: 만성 비세균성 전립선염/만성 골반통 증후군, Category IV: 무증상 염증성 전립선염으로 나누고 Category III을 다시 Category IIIa: 염증성 만성 골반통 증후 군과 Category IIIb: 비염증성 만성 골반통 증후군으로 분류 하였다.
이 중 만성 세균성 전립선염의 원인균으로는 E. Coli가 전체 원인균의 약 65-80%를 차지하며 그 밖에 Enterobacter aerogens, Pseudomonas aeruginosa, Serratia, Klebsiella, Pro- teus들이 10-15% 정도인 것으로 알려져 있다.13만성 골반통 증후군의 병인으로는 자가 면역질환, 전립선내로의 화학성 Table 2. The frequency of species according to the polymerase
chain reaction (PCR) findings in patients with inflammatory and noninflammatory chronic pelvic pain syndrome
Category IIIa Category IIIb Species
(n=79) (n=158)
Ureaplasma urealyticum 7 9
Chlamydia trichomatis 5 8
Mycoplasma genitalium 3 2
Trichomonas vaginalis 0 1
Mycoplasma hominis 0 0
Mixed infection
Chlamydia trichomatis &
1 0
Mycoplasma hominis Ureaplasma urealyticum &
2 3
Mycoplasma genitalium Ureaplasma urealyticum &
0 1
Trichomonas vaginalis Chlamydia trichomatis &
0 1
Mycoplasma genitalium Chlamydia trichomatis &
0 1
Ureaplasma urealyticum
Total 18 (22.8%) 26 (16.5%)
Category IIIa: inflammatory chronic pelvic pain syndrome, Cate- gory IIIb: non-inflammatory chronic pelvic pain syndrome
요역류, 미생물, 호르몬 영향, 신경정신학적 및 요역동학적 이상 등 여러 원인이 거론되고 있지만 현재까지도 이의 원 인에 대해서는 명확히 밝혀지지 않고 있다.14 이러한 가설 중 세균의 역할은 명확하지 않으나 Chlamydia나 Urea- plasma, Mycoplasma와 같이 통상적인 배양검사에서 확인이 어려운 세균이나 바이러스 감염이 있을 수 있고,15또한 대 부분의 만성 골반통 증후군의 환자에서 항생제 투여가 효 과를 보인다는 보고에서 알 수 있듯이 세균의 역할은 분명 있는 것으로 추정할 수 있다.
전립선염의 분류법은 치료의 추적관찰에 도움을 주기 위 하여 만들어졌지만, 실제 임상에서는 이 분류법으로 도움 을 받지 못하는 경우가 흔하다. 만성 세균성 전립선염으로 진단된 환자의 경우 염증성 또는 비염증성 골반통증 증후 군 환자와 비교하여 증상, 항생제에 대한 반응, 그리고 예후 에서 흔히 특이한 차이가 없다.16이는 전립선염의 분류에서 VB3와 EPS의 배양 등에 의존하는 기존의 검사방법으로는 부족할 수 있다는 것을 시사하며 새로운 진단법의 필요성 이 대두되고 있다.
Fig. 1. Polymerase chain reaction (PCR) results for Ureaplasma ure- alyticum (429bp), Chlamydia tra- chomatis (200bp), Mycoplasma gen- italium (347bp), Trichomonas vagi- nalis (260bp) and Mycoplasma hom- inis (170bp). Lane 1: 100bp DNA ladder marker, lane 2: negative con- trol, lane 3: positive control, lane 4: patient's sample.
전립선염의 진단에는 임상 검체의 직접 검경, 혈청학적 방법, 배양에 의한 원인균의 분리 및 분자 생물학적 방법 등이 있고, 현재까지 가장 효과적인 방법은 균배양 검사이 다. 하지만 균배양 검사의 경우 대부분의 병원에서는 전립 선염 환자의 피검물을 사용하여 호기성 및 혐기성 구분 없 이 일반배양검사만으로 세균성인지 비세균성인지를 감별 하고 있고, 특수배양검사를 요하는 Chlamydia나 Mycoplas- ma와 같은 원인균주들에 대한 검사는 기술적으로 어려우 며 결과가 부정확하고 특수배양에 오랜 시간이 걸려 실질 적으로 이루어지기 힘든 실정이다.17
저자들이 사용한 PCR은 배양이 어려운 균주들에 의한 많 은 감염성 질환의 진단에 매우 획기적인 방법으로 알려져
있다.18,19PCR이란 염기서열을 알고 있는 DNA의 특정 부위
를 선택적으로 대량 증폭시키는 것으로서 일차적으로 이중 나선구조의 DNA를 단선 구조의 DNA로 분리시킨 뒤 (de- naturation), 단선 구조의 DNA가 taget template로 작용하게 되어 여기에 primer가 결합한 후 (annealing) 중합효소의 작 용에 의해 target template에 대응하는 새로운 DNA strand를 합성하는 것인데 (extention) 이상의 3단계를 한 반응주기로 하여 약 30주기를 반복하는 것으로 연쇄반응이 완료된다.20 이러한 개념을 만성전립선염에 처음 도입한 Krieger 등21 은 만성 전립선염 환자의 경우 배양 검사에서 자라지 않는 균주들의 원인 규명에 분자 생물학적 방법이 큰 역할을 하 고 있다고 하며, 기존의 항생제 치료에 저항하는 특발성 만 성 전립선염을 가진 지원자에서 추출한 전립선조직에서 얻 은 genomic DNA를 대상으로 미생물에 대한 PCR을 시행하 였다. 비특이적인 유전자인 미생물의 16S rRNA를 전체 대 상 환자 135명 중 103명 (77%)에서 발견 가능하였고 M. ge- nitalium 5례 (4%), C. trachomatis 4례 (3%), T. vaginalis 2례 (2%)를 발견하였으나 U. urealyticum, Herpes simplex type I, II 및 Cytomegalo virus는 발견하지 못하였다고 발표하였다.
국내에서 Ha 등22은 359명의 만성 골반통 증후군 환자를 대 상으로 EPS를 시료로 이용한 PCR을 시행하여 40명에서 중 복 감염을 포함하여 43례 (12%)의 원인 균주를 검출하였고 C. trachomatis 15례 (4.2%), U. urealyticum 14례 (3.9%), M.
genitalium 13례 (3.6%), M. hominis 1례 (0.3%)를 보고하여 향 후 전립선염의 진단에 PCR 방법이 유용함을 발표하였다.
저자들의 경우 237명의 만성 골반통 증후군 환자를 대상으 로 정액을 이용한 PCR을 시행하여 44명에서 중복 감염을 포함하여 53례 (22.4%)의 원인 균주를 검출하였고 U. ure- alyticum, C. trachomatis, M. genitalium, T. vaginalis, M. ho- minis 순으로 검출되어 기존 보고와 비교하여 전체적인 균 주의 검출률은 더 높았으며, 균주의 빈도순에 약간의 차이 를 보였다.
저자들이 전립선염의 진단에서 검체로 사용한 정액은 기 존 보고에서 그 유용성이 입증된 바 있다.23-25정액은 정자, 전립선액, 정낭고형물 및 구부요도선에서 분비되는 점액으 로 구성된다. 이 중 정액의 30% 정도는 전립선에서 나오며 사정하는 동안 대부분의 정액은 전립선과 접촉하게 된다.
즉, 정액은 전립선의 변화에 대한 유용한 지표로 생각할 수 있다. 물론 검체로서 정액의 사용은 감염의 정확한 병소 (전 립선, 부고환, 정낭)에 대한 의문이 있을 수 있지만 부고환 염의 경우는 임상증상으로써 감별할 수 있고, 정낭염의 경 우는 단독으로 오는 경우는 드물며 대부분 전립선염과 함 께 동반되어 검체로서 유용성이 타당하다고 하였다. 이는 또한 전립선 마사지 후 EPS나 VB3 등을 채취할 때 시술자 의 숙련도와 개인차 등에 의한 검체 채취의 오류 등으로 충분한 검체 채취가 진행되지 못하는 기술적 단점을 보완 할 수 있는 방법으로 생각할 수 있다.
Mander 등23은 만성 전립선염 환자의 정액을 이용한 PCR 결과 전체 35명의 대상 환자 중 U. parvum 6례 (17%), U.
urealyticum 2례 (5%), M. genitalium 2례 (5%)를 보고하였으 며, Badalyan 등24도 만성 비세균성 전립선염 환자의 정액을 이용하여 Chlamydia와 Ureaplasma에 대한 PCR을 시행하여 전체 69명의 대상 환자 중 C. trachomatis 12례 (17%), U.
urealyticum 12례 (17%), 두 균주의 혼합감염 1례 (1.5%)를 보 고하였다.
최근 Budia 등25은 만성 세균성 전립선염의 진단에서 EPS 혹은 VB3와 비교하여 정액의 검체로서의 타당성을 실험하 였다. 전체 895명의 환자를 대상으로 모든 환자에서 EPS 혹 은 VB3와 정액 배양검사를 실시한 결과 그람 양성균은 182 명, 그람 음성균은 283명이 검출되었다. EPS 혹은 VB3와 정 액 검체의 민감도를 비교 시 그람 음성균의 경우 82.4% vs 97%, 그람 양성균의 경우 16.1% vs 100%로 나와 만성 전립 선염의 진단 시 EPS 혹은 VB3보다 정액이 검체로서 더 유 용함을 입증하였다.
저자들은 전립선 분비액 채취 시 시행하는 전립선 마사 지의 경우 환자에게 불편감을 초래하면서 통증을 유발하여 부적절한 시술이 이루어질 수 있고, 항문 혹은 직장에 이상 이 있는 경우 시행이 제한되는 경우가 있어 검체로서 정액 을 사용한 PCR이 향후 만성 전립선염의 진단에 기여할 것 으로 생각한다.
결 론
전립선염증후군은 전통적으로 4배분뇨법에 의해 세균성 및 비세균성 전립선염으로 분류된다. 기존에 4배분뇨법으 로 균주가 검출되지 않아 비세균성 전립선염으로 분류되었
던 전립선염증후군 중 보다 진보된 균주 검출 방법을 시행 하였을 경우 비세균성 전립선염의 원인이 여러 잠복 미생 물에 의한 감염으로 확인할 수 있고, 최근 PCR이 여러 질환 에서 세균감염을 확인하는 데 유용한 진단방법으로 인정받 고 있는바, 저자들은 이 검사법이 만성 비세균성 전립선염 의 진단과 원인균주 확인에 도움이 되는 방법으로 생각한다.
PCR 방법은 기존의 배양 검사와 비교하여 민감도와 특이 도가 높으며 비교적 쉽고 빠르게 비세균성 전립선염의 원 인균을 검출할 수 있고, 검체로서 정액의 사용은 환자에게 편안함을 제공하여 향후 전립선염의 진단, 치료 방향의 설 정 및 치료 후 추적관찰 등에 많은 도움을 줄 수 있을 것으 로 생각한다.
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