Korean Journal of Biological Psychiatry

교신저자：정상근, 561-180 전북 전주시 덕진구 금암동 산 2-20
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서     론

   정신분열병의 병인론에서 이 질환이 유전 성향을 가지는 지, 그리고 유전성향을 가지고 있다면 어떤 유전자가 이와 관련되어 있는지에 대해서는 많은 연구들에서 지속적으로 논의되어 왔다. 정신분열병에 이환된 환자의 일차 친족을 대상으로 한 다수의 연구들, 특히 쌍생아 혹은 입양아에 관한 연구들은 정신분열병에서 유전적 요인이 존재하며, 유전적 요인이 정신분열병의 발병과 경과에 상당한 영향을 주고 있음을 시사하고 있다.¹⁾ 최근의 유전학적인 연구를 통해 인간 유전자의 구성과 작용에 대한 지식이 증가하고 있으며 이에 따라 정신분열병의 발병에 핵심적으로 작용할 것으로 추정되는 유전자를 찾기 위한 연구들이 다방면에서 이루어지고 있다. 이러한 연구들을 통해 정신분열병과 연관되어 있는 것으로 보고된 염색체로는 5번염색체의 장완, 11번 염색체, 18번 염색체, 19번 염색체의 단완 그리고 X 염색체 등이 연관 있는 것으로 보고되었으며 기타 6번, 8번, 22번 염색체의 염색체좌 일부가 이 질환과 관련이 있을 것으로 논의되었다. 그러나, 현재까지는 질병의 핵심이 되는 유전자를 발견하지 못하고 있으며 병인에 관련된 것으로 추정되는 유전자에 대해서도 연구자에 따라 서로 다른 결과를 보고하고 있다. 이는 정신분열병의 원인이 단일한 유전자의 작용에 의한 것이 아니라 다원유전성을 보이기 때문인 것으로 추정된다.²⁾ 비록 정신분열병의 발병에서 유전적인 영향이 다원유전성의 특징을 보이기는 하지만 유전성향이 존재하므로 이와 연관된 유전자를 체계적으로 확인해 나가는 것은 이 질환의 이해에 매우 중요할 것이다. 
   Apolipoprotein E(이하 ApoE) 단백은 299개의 아미노산으로 구성된 혈장 지단백으로 세포간질액에 존재하며 콜레스테롤을 운반하는 역할과 지단백의 대사를 조절하는 역할을 한다.³⁾ 중추신경계에서 ApoE 단백의 기능은 명확히 규명되지 않았으나 신경수초와 신경세포막의 콜레스테롤 전달에 관여하는 것으로 생각하고 있으며 신경의 성장과 중추신경계의 손상으로부터 보호하는 작용을 하는 것으로 생각한다.⁴⁾ 인체내의 ApoE 유전자 구획은 염색체 19번에 위치하며 단일 염기 치환에 의해 ε2, ε3, ε4 의 3가지 형태의 대립유전자형을 가진다. 이 대립 형질의 조합에 의해 ApoE 유전자는 다양한 유전자형을 가지는데 기존의 연구에서 이들 유전자형에 따른 차이와 임상적인 질환들 사이에 연관성이 있는지가 연구 조사되었다. 일례로 ApoE의 ε4 대립유전자형에 관한 다수의 연구들에서 만발성의 산발성 알츠하이머병과 혈관성 치매, 다운증후군, 파킨슨씨 병 등을 포함하는 광범위한 퇴행성 신경질환들과 이 대립유전자형 사이에 유전적인 연관이 있음을 보고하고 있다.^{5)6)7)8)9)10)11)} 즉, 퇴행성신경질환에서 ApoE 유전자의 역할은 분명하지 않으나 이 질환의 진행에서 공통된 경로에 작용하여 질병의 경과에 영향을 주는 것으로 추정할 수 있다. 
   정신분열병에서 신경계의 퇴행과 같은 기질적인 요인이 있는가 하는 의문은 아직 밝혀지지 않았다. 그러나, 정신분열병에서 질병의 경과중 퇴행성 신경질환과 유사한 인지기능의 저하가 나타난다는 점과 알쯔하이머병과 같은 퇴행성 신경질환에서 정신분열병에서 보여지는 망상이나 환청과 같은 정신증적 증상들이 나타나는 점은 두 질환 사이에 공통된 병인 요소가 존재함을 시사하고 있다.¹²⁾ 또한 신경계에 대한 ApoE 단백의 기능 중 자유 라디칼을 중화하는 신경세포 보호작용이 보고되었는데 이는 자유 라디칼에 의해 매개된 대뇌 신경원 이상작용이 정신분열병의 병리기전과 관련이 있다는 보고를 감안한다면 ApoE의 기능과 정신분열병의 발병 혹은 진행 사이에 어떠한 상관관계가 존재할 수 있다고 가정할 수 있을 것이다.¹³⁾¹⁴⁾ 이러한 추론은 다양한 연구에서 ApoE가 이 질환의 병인 혹은 진행과 관여하는지를 연구하는 이론적 근거를 제공하였다. 
   정신분열병과 ApoE의 연관성을 조사한 연구들은 다양한 결과를 보였으며 일부의 연구에서는 서로 상반된 결과를 보이기도 하였다. 예를 들어 ApoE의 ε4 대립유전자형이 지연성 발병의 편집성 정신분열병을 증가시킨다는 보고¹⁵⁾가 있는 반면 ApoE의 ε4 대립유전자형이 지연성 발병의 편집성 정신분열병의 빈도를 감소시킨다는 보고¹⁶⁾ 또한 존재하는 등 정신분열병과의 상관관계가 명확히 규명되어 있지 않다. 이에 저자들은 한국인 중 정신분열병 환자에서 ApoE 유전자의 유전자형과 건강한 대조군에서의 ApoE 유전자의 유전자형을 조사하여 정신분열병과 ApoE 유전자형과의 상관관계를 규명하는 데 목적을 두었다. 

연구방법

1. 대  상
   Diagnostic and statistical manual of mental disorders-Ⅲ-R/Ⅳ 상의 정신분열병 진단기준을 충족하면서 2001년 3월부터 2002년 7월까지 전북대학교병원과 전라북도 내의 정신과 전문병원 2개소에 입원치료 혹은 통원치료를 받은 기왕력이 있는 77명의 환자를 환자군으로 선정하였다. 대조군은 전북 전주시에 거주하며 정신과적 기왕력이 없는 115명의 자원자로 구성하였다. 환자군과 대조군 모두 중증의 신체 질환 있는 경우는 배제하였다. 
   환자군은 약물의 투약여부나 증상의 관해정도와는 상관없이 모집되었으며 이들의 과거 병력과 진단의 타당성이 환자 면담과 입원 기록의 후향적 조사를 통해 확인 되었다. 본 연구에서 이러한 환자군 선정방법을 사용한 이유는 전체적인 ApoE 유전자의 대립유전자형 분포를 중합연쇄반응을 통해 확인하는데 목적이 있기 때문이며 대립유전자형의 발현 여부는 약물의 투여나 투약의 지속기간, 증상의 관해 정도 등의 변인들과 연관이 없는것으로 추정하였기 때문이다.
   환자군과 대조군 모두 본 연구의 목적과 비밀 보장에 관한 설명을 들은 뒤 혈액표본의 추출에 대해 서면동의 하였다. 

2. 연구 방법
   추출된 혈액은 EDTA가 포함된 용기에 보관되어 냉동보관 되었으며 유전자형의 분석은 전북대학교 임상병리학과에서 다중 중합 연쇄 반응을 이용하여 실시하였다. ApoE 유전자형 분석은 Polymerase Chain Reaction과 Amplified Refractory Mutation System(Modified ARMS) 방법을 사용하였다. 먼저 환자군과 대조군의 말초 혈관에서 채취한 혈액으로부터 백혈구를 분리하여 Blood DNA kit 인 DNaid Ⅱ(genotech, Korea)를 이용해 유전자를 추출하였으며 필요시까지 -70℃의 냉동보관을 실시하였다. 염기서열 중 112번과 115번 codon에서 Cystein과 Arginine 두 종류의 염기로 치환되므로 ApoE의 중합 반응에 사용한 대립유전자형 특이적인 Oligonucleotide primer는 Sense primer 2종류, Antisense primer 2종류를 사용하였다. 각각의 Primer는 다음과 같다.

   Sense Primer
      Primer 1：5'-GCCCGGCTGGGCGCGGACATGGAGGACGAGC-3'
      Primer 2：5'-GCCCGGCTGGGCGCGGACATGGAGGACGAGC-3'
   Antisense primer
      Primer 3：5'-CGCGGGCCCCGGCCTGGTACACTGCCAGTCG-3'
      Primer 4：5'-CGCGGGCCCCGGCCTGGTACACTGCCAGTCA-3' 

   ApoE/β actin hybrid oligonucleotide primer를 이용하여 Internal control을 시행한 후 중합연쇄반응을 위한 혼합물을 총 20uL가 되도록 혼합하였다. 혼합물의 구성은 40U의 Taq DNA polymerase, 5mM의 각각의 dNTP, 10X reacton buffer, 12uL의 8-methoxypsoralen, 2ul의 genomic DNA였다. 이 혼합물을 Thermal Cycler(Perkin Elmer 2400)를 이용하여 94℃에서 10분간 denaturation 시킨 후 94℃에서 30초간의 denaturation, 68℃에서 30초간의 primer annealing, 68℃에서 5분간의 final extention을 30회 반복하였다. 이 과정에서 형성된 결과물은 2.5% agarose gel을 이용하여 15분간 전기영동하였으며 Ethium bromide를 이용하여 염색하였다(그림 1).

3. 통계 분석 
   정신분열병에서 보이는 ApoE 유전자의 유전자형, 즉 ε2/2, ε2/3, ε2/4, ε3/3, ε3/4, ε4/4 와 ε2, ε3, ε4로 구분되는 대립유전자형의 분포와 대조군의 유전자형 및 대립유전자형의 분포를 비교하기 위하여 카이-제곱 검정을 사용해 비교하였다. 수집된 자료는 SPSS 10.0 for Windows를 사용하여 분석하였고 유의수준은 p<0.05를 통계적으로 유의한 것으로 보았다.

결     과

   환자군은 남성 46명, 여성 31명으로 구성되었으며 평균 연령은 37.93±12.69세였다. 대조군은 남성 62명, 여성 53명이었고 평균연령은 38.24±12.85세였다. 
표 1은 환자군과 대조군에서 ApoE 유전자형의 발현빈도를 나타낸 것이다. 두 군에서 유전자형의 분포는 이전의 연구에서 보고된 유전자형의 발현 빈도와 유사하였다. 환자군에서 ApoE 유전자의 발현빈도는 각각 ε2/2 가 1명(1.3%), ε2/3가 3명(3.9%), ε2/4가 2명(2.6%), ε3/3가 61명(79.2%), ε3/4가 8명(10.4%), ε4/4가 2명(2.6%)이었다. 대조군의 ApoE 유전자의 발현빈도는 각각 ε2/2가 3명(2.6%), ε2/3가 8명(7.0%), ε2/4가 2명(1.7%), ε3/3가 83명(72.2%), ε3/4가 17명(14.9%), ε4/4가 2명(1.7%)이었다. 두 군사이의 유전자형의 분포에서 통계적으로 유의한 차이는 없었다(χ²=1.300, df=2, p=0.615). 
   표 1에서는 환자군과 대조군에서 대립유전자형의 발현 빈도도 제시하고 있다. 표에서 보는 바와 같이 대립유전자형의 분포에서 환자군은 ε2가 7(4.5%), ε3가 133(86.4%), ε4가 14(9.1%) 였으며 대조군에서는 ε2가 16(7%), ε3가 191(83%), ε4가 23(10%)였다. 대립유전자형의 분포에서도 두 군사이에 통계적으로 유의한 차이는 없었다(χ²=0.003, df=1, p=1.00). 

고     찰

   ApoE 유전자형과 정신분열병과의 연관성이 다양한 인종을 대상으로 연구되어 왔으며 다양한 결과를 보였다. 한족을 대상으로 한 연구에서 Lan 등¹⁷⁾은 정신분열병 환자에서 ε4의 대립유전자형 빈도가 더 적은 것으로 보고하였으며 ε4 대립유전자형의 발현빈도가 노령인구의 형질빈도와 유사함을 보고하였다. Chen 등¹⁸⁾은 정신분열병환자에서 정상대조군에 비해 ApoE ε3가 유의하게 많았고 ε2, ε4는 정신분열병 발병에 있어서 보호효과가 있다고 하였다. 즉, ApoE ε3 보인자를 정신분열병 발병 위험 인자로 보고하였다. 일본인을 대상으로 한 연구에서도 Igata-Yi 등은 정신분열병에서 오히려 ApoE의 ε4가 낮았다는 보고하는 등¹⁶⁾ ApoE와 정신분열병 발병사이에 연관이 있다고 보고하였다. 반면, 아시아 인구군에 대한 연구에서 보여진 결과와는 달리 Joober 등과 Town 등의 보고에서는 ApoE 유전자형의 빈도가 정신분열병과 연관이 없다는 보고 또한 계속되어 왔다.¹⁹⁾²⁰⁾ 
   본 연구에서 나타난 대조군에서의 ApoE 유전자와 대립유전자형의 빈도는 기존의 일본인과 한족을 대상으로 한 연구에서 보여진 결과와 거의 일치하였으며 인종적인 특징은 없었다.¹⁴⁾¹⁸⁾ 한국인에서 ApoE 유전자의 다형성과 정신분열병의 상관관계를 조사한 논문에서 최영숙 등²¹⁾은 유전자의 다형성과 정신분열병사이에 상관관계가 없다고 보고하였다. 그러나, 이미경 등²²⁾의 연구에서는 정신분열병 환자의 ApoE 유전자형은 대조군과 다르며 특히 ε2, ε3의 발현 빈도에서 차이가 있다고 보고하였다. 본 논문은 정신분열병 환자군과 대조군 사이에서 유의한 유전자형의 차이를 발견하지 못하였으며 이는 기존의 최영숙 등의 연구 결과를 지지하고 있다. 즉 본 연구에서는 ApoE 유전자형이 정신분열병의 병인과 직접적인 연관이 없는 것으로 추정하였다. 
   최영숙 등은 PANSS를 이용하여 정신분열병 환자의 임상 양상에 따라 환자군을 세분하였고 임상양상에 따른 세부군과 ApoE 유전자형과의 상관관계를 조사하였으며 임상적으로 유의한 차이가 없음을 보고하였다. 정신분열병의 양성 및 음성증상과 같은 임상적 특징들과 ApoE의 상관관계에 대한 보고들은 다양한 결과를 보이고 있다. Pickar 등²³⁾은 양성증상이 ApoE ε4가 없는 환자군이 유의하게 높다고 보고한 반면 Ohara 등은 차이가 없다고 보고하였다.²⁴⁾ 이러한 점은 정신분열병 자체가 임상적인 이질성을 가지며 현상학적인 진단 기준을 가지는 점 때문에 다양한 결과를 보인 것으로 생각된다. 
   본 논문은 몇 가지 제한점이 있다. 첫째로 환자군과 대조군의 인구통계학적인 구성과 환자군의 구성이 서로 달라서 본 연구의 표본이 전체 인구군과 질환군을 대표하는 데 제한이 있다. 두번째로 질병의 이환기간이나 치료기간, 치료약물에 대한 반응성을 고려하지 않아서 특정 아형 또는 임상양상과 ApoE 유전자형의 관계를 규명하지 못하였다. 특히 ApoE와 인지기능의 연관성이 고려되고 있는 바 인지기능의 평가가 병행되었을 경우 ApoE와 정신분열병의 상관관계가 좀더 명확히 확인될 수 있을 것이다.

   유전자의 연관 연구에서 특히 정신과적인 질환의 경우 그 증상의 다양함과 질병 분류의 한계로 인하여 조사에 적합한 군을 규정하기 어렵다. 또한, 현재까지 알려진 정신과적인 질환의 발병원인이 다양하고 복합적인 유전적, 생물학적, 환경적인 요인의 상호작용으로 발생하는 바 하나의 유전적인 특성을 질병 발생의 단일한 원인으로 규정하는 것도 한계가 있을 것으로 추정된다. 이러한 점을 감안할 때 본 연구는 정신분열병의 원인으로 다양하게 제시되고 있는 여러 생물학적 표지자를 확인하고 이전의 연구 결과를 확인하는 하나의 시도로 볼 수 있을 것이다. 정신분열병에 관련된 유전자를 조사하는 것은 현재까지 명확하게 규명되어 있지 않은 이 질환의 발병기전을 확인하고 이 질환에 취약성을 가진 개인을 선별하여 조기에 진단과 예방을 할 수 있는 선택검사를 가능하게 한다는 점에서 임상적인 의의가 있다. 비록 본 연구에서 ApoE와 정신분열병과의 상관관계를 규명하지는 못하였으나 환경적인 요소, 다른 유전자의 동반유무를 포함한 광범위한 연구들을 통해 정신분열병의 유전적 특징을 규명할 수 있으리라 생각한다.