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[임상특강] 덴탈아리랑-대한진단검사치의학회 2018 공동기획 치과 진단 검사 ⑦Biomarker를 활용한 치주질환의 진단과 검사

치주염은 병원성 세균에 기인해 치아 주위조직의 점진적인 파괴가 야기되는 만성 염증성 질환으로, 2017년 외래 다빈도 질병 가운데 치주질환 및 치은염이 급성 기관지염 다음으로 가장 빈번한 질병으로 보고된 바 있다. 이러한 치주질환의 전통적 진단 방법으로 탐침깊이(probing depth)와 임상부착수준(clinical attachment level)의 측정, 치과 방사선 촬영 등이 이용돼 왔다. 

그러나 전통적 진단법은 질환의 존재 유무나 과거 병력만을 파악할 뿐, 현재의 질환 활성도나 진행성을 평가하기 힘든 본연의 한계점이 존재한다. 치주질환의 이상적인 진단법의 요건으로는 정량적 분석이 가능할 것, 재현성이 있으면서 검사에 대한 민감도(sensitivity) 및 특이도(specificity)가 높을 것, 간편하고 비침습적이면서 빠른 분석이 가능할 것, Chairside에서 사용이 가능하고, 분석을 위한 취급, 보관 및 수송이 까다롭지 않으면서 경제적일 것 등을 들 수 있다.

전통적 진단 방법 이외에 지난 수십 년간 연구돼 왔으나 최근 들어 더 각광받고 있는 진단 기법 가운데 치은열구액과 타액 내 Biomarker를 이용한 진단 방법을 소개하고자 한다. Biomarker란 정상적인 생물학적 및 병적 진행, 또는 치료에 대한 약리학적 반응 등에 대한 지표로서 객관적으로 측정 가능한 물질을 말하며, 질병의 진단, stage 분류, 예후 결정, 임상적 반응의 예측 등에 활용될 수 있다. 치주질환의 Biomarker로는 치주염의 병인론에 기반해 다음과 같이 네 종류로 크게 분류할 수 있다<그림1>. 
- 치주병원균의 유무를 인지할 수 있는 미생물학적 요소
- 특정 병원균에 대한 숙주의 면역-염증 반응의 매개체
- 숙주 결합조직 파괴를 나타내는 물질들
- 골조직 개조의 Biomarker

먼저 치주병원균의 유무를 인지할 수 있는 미생물학적 요소들을 살펴본다. 
수백 종이 넘는 치은연하 치태 세균들 가운데 Red complex에 속하는 세균은 치주염의 발생 및 진행에 크게 관여하므로 이러한 치주병원균의 존재 자체가 Marker로 활용될 수 있다. 그러나 숙주 요인에 의거해 치주병원균의 존재 하에도 치주염이 발생되지 않거나 진행되지 않을 수도 있기 때문에 이 Biomarker만을 단독으로 활용하는 것보다는 다른 Biomarker와 함께 혼합 분석하는 것도 연구되고 있다. 

다음으로는 특정 병원균에 대한 숙주의 면역-염증 반응의 매개체로서의 Biomarker들을 살펴보도록 하겠다. 다양한 면역-염증 반응의 매개체가 있지만 현재까지 가장 활발하게 연구된 Marker로는 Immunoglobulin, Interleukin-1β (IL-1β), IL-6, Tumor necrosis factor-α, β -glucuronidase 등이 있으며 그 외에도 비특이적 면역반응에 관여하는 Lysozyme, Lactoferrin 등과 같은 타액 내 효소와 단백질들이 연구돼 왔다. 이 가운데 IL-1β는 조직파괴에 관여하는 다양한 물질들의 분비를 유도하는 역할을 하며, 치주염 진행과 양의 상관관계를, 치주염의 치료와 음의 상관관계를 보이는 것으로 연구된 바 있다.  

세 번째로 숙주 결합조직 파괴를 나타내는 Biomarker는 어느 정도 진행된 치주염에서 관찰되며 Matrix Metalloproteinase(MMP), Aspartate aminotransferase(AST), Tissue Inhibitor of MMP(TIMP) 등이 많이 연구된 바 있다. MMP는 세포외 콜라겐 기질을 분해하는 물질로 MMP-8, MMP-9은 치주염의 활성도 및 진행과 연관돼 있는 것으로 알려져 있고, MMP 농도로 심도의 치주염 병소를 파악해낼 수 있다는 연구가 MMP를 이용한 진단도구의 시초가 되기도 했다. TIMP는 이러한 MMP를 선택적으로 저해하는 분자로 MMP/TIMP의 불균형이 조직의 파괴를 초래한다고 보고된 바 있다. 

마지막으로 골조직 개조의 Biomarker는 치조골 소실을 평가하고 예측하는 기능을 기대해 볼 수 있는 물질들이다. Alkaline Phosphatase(ALP), Receptor Activator of Nuclear Factor Kappa-Β Ligand(RANKL), Osteocalcin, Osteonectin, Osteopontin 등이 존재한다. 

위와 같은 치주질환과 관련된 다양한 Biomarker를 검사 및 탐지할 수 있는 부위로는 치은열구액과 타액이 가장 많이 이용되고 있다. Point-of-Care Test(POCT)는 실험실 대신 환자나 임상가가 Chairside나 집에서 실시 가능한 임상병리검사를 의미한다. 의학분야에서는 혈액, 뇨 등을 이용한 다양한 진단 검사가 빠르게 도입돼 왔고, 치과분야, 특히 치주질환에 관련해서는 이러한 POCT 과정을 통한 질환의 진단 및 위험도 평가에 대한 관심이 증가하고 있다<그림2>. 치은열구액은 치주조직에 가장 특이적인 장소로 그 Biomarker를 이용할 경우 특정 치아, 특정 부위의 국소화된 정보 획득이 가능하며, 특정한 병적 세균의 존재 유무 확인 및 숙주의 반응으로 유리되는 다양한 요소들의 분석이 가능하다. 그러나 다수 치아의 여러 부위 가운데 검사할 부위에 대한 선정이 어렵고, 결과의 해석 및 경제적 측면에서 많은 한계점이 따른다. 무엇보다도 검체의 양이 너무 적어서 오염 가능성 및 오차의 발생 위험이 높다. 반면에 타액은 국소적이면서 동시에 전신적인 Biomarker를 제공할 수 있고, 개개 치아의 특성만을 대변하는 것이 아닌, 환자 단위의 정보를 제공하게 된다. 또한 치은열구액에 비해 양이 충분하고, 혈액 검사에 비해 비침습적이며 감염성 질환의 전파가능성이 적고 샘플링이 더 쉽다. 그러나 타액으로 치주질환에 연관된 성분들을 분석해 내려면 매우 민감한 분석법이 요구되며, 타액 분비가 환경적, 심리적인 자극에 따라 달라질 수 있으므로 결과 해석에 주의를 기울여야 한다.

마지막으로 현재 응용되고 있는 Biomarker를 이용한 다양한 치주질환 진단도구들을 간략하게 소개하고자 한다. 치주 병원균의 탐지를 위해 DNA probe를 이용하는 장비<그림3A>, Neutral protease라고 하는 치은열구액 내 효소를 탐지하는 제품<그림3B>, IL-1의 유전자 다형성(Gene polymorphism)을 살펴봄으로써 치주질환에 대한 개개인의 위험도를 예측 및 평가하는 제품<그림3C> 등이 실제로 이용되고 있다.

치주질환의 활성도와 진행성을 정확히 진단, 예측하는 것은 쉬운 일은 아니다. 치주질환이라는 것이 하나의 병원균에 의한 단순한 감염 질환이 아니라 다수의 치주병원균, 숙주의 저항 및 반응, 환경 요인 등이 복합적으로 작용해 발생하는 질환이며, 질환의 활성도 및 진행 속도 또한 매우 다르기 때문이다. 그러나 임상가들의 관심과 더불어 현재 사용되는 치주질환과 연관된 진단 검사 장비들의 한계점을 보완하는 더 많은 연구와 기술 개발이 이루어진다면 검사의 정확성, 편리성, 경제성 등의 난제들이 해결될 수 있는 날이 올 것이라고 확신한다.

덴탈아리랑  arirang@dentalarirang.com

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