한국인 관상동맥질환자에 있어서 methylenetetrahydrofolate reductase, cystathionine beta synthase 및 methionine synthase 유전자의 복합적 다형성과 혈중 homocysteine 농도와의 상관성

Abstract

[한글]

중등도의 hyperhomocysteinemia는 관상동맥질환의 독립적인 위험인자로 인정 받고 있으며 이의 원인으로는 신기능의 저하, vitamin B6, vitamin B12, folate와 같은 영양인자의 결핍뿐만 아니라 homocysteine 대사에 관련된 효소인 methylenetetrahydrofolate reductase(MTHFR), cystathionine beta synthase(CBS), methionine synthase(MS)의 결핍이나 유전자 다형성으로 인한 activity의 감소 등이 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 한국인에 있어서 homocysteine 대사 관련 효소들의 유전자 다형성에 대한 기초적인 자료를 만듦과 동시에 관상동맥질환자와 정상인과의 차이를 알아보고자 하였고, 유전자 다형성의 관상동맥협착 정도와의 상관성, 혈중 homocysteine 농도와의 상관성에 대하여 알아보고자 하였다.

이 연구를 위해서 대조군과 관상동맥조영술로 관상동맥질환이 확진된 환자군을 선정한 뒤 임상적인 자료를 수집하였으며 기본적인 생화학 검사와 혈중 homocysteine, folate, vitamin B12 농도를 측정하였다. 또한 유전자 다형성을 알아보기 위하여 연구대상군에서 DNA를 분리한 뒤 MTHFR 677 genotype, MTHFR 1298 genotype, MS 2756 genotype 에 대해서는 polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP)방법을 사용하였으며 CBS 844의 68bp insertion의 여부는 PCR을 사용하였다.

환자군과 대조군은 각각 45명과 53명으로 평균연령은 각각 60.8세와 48.1세로 환자군에서 높았으나 혈중 homocysteine, folate 농도의 차이는 없었다. 환자군에서 관상동맥 협착이 50%이상 진행된 동맥의 수에 따라서 1 vessel, 2 vessel, 3 vessel로 구분하고, 관상동맥 협착이 있으나 50%미만인 경우를 minimal로 구분하면 각각이 22%, 18%, 40%, 20%의 분포를 보였고 2 vessel과 3 vessel의 환자군이 minimal과 1 vessel의 환자군보다 혈중 homocysteine 농도가 더 높았으나 통계학적 차이는 없었다. 반면 folate 농도는 2 ves

sel과 3 vessel의 환자군이 통계학적으로 유의하게 더 낮은 값을 보였다.

연구대상군의 유전자 다형성 분석 결과 MTHFR 677CC, CT, TT genotype의 경우 환자군에서는 각각 33.3%, 48.9%, 17.8%, 대조군에서는 35.8%, 41.5%, 22.6%로 두 군간의 유의한 차이는 없었다. MTHFR 1298 AA, AC, CC genotype의 경우 환자군에서는 각각 62.2%, 37.8%, 0%, 대조군에서는 62.3%, 34.0%, 3.8%로 두 군간의 유의한 차이는 없었다. MS 2756 AA, AG, GG genotype은 두 군에서 모두 GG genotype은 관찰되지 않았고 환자군에서는 각각 68.9%, 31.1%, 대조군에서는 84.9%, 15.1%로 환자군에서 AG genotype이 유의하게 더 많음을 알 수 있었다. 68bp가 insertion된 형태의 CBS genotype은 연구대상군 모두에게서 관찰되지 않았다.

각각의 유전자 다형성에 따른 혈중 homocysteine 농도는 MTHFR 677 genotype에서만 통계학적 의미를 둘 수 있었는데 CC genotype에선 10.2 μmol/L, CT genotype에선 9.6 μmol/L, TT genotype에선 12.6 μmol/L로 TT genotype에서 유의하게 증가함을 알 수 있었다.

또한 유전자 다형성과 관상동맥 협착 정도에 따른 혈중 homocysteine 농도는 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. /혈중 folate 농도를 25 percentile에 해당하는 값인 4.3 ng/mL을 기준으로 하여 low, high folate group으로 구분할 때 low folate group에서는 MTHFR 677 genotype에 따라서 혈중 homocysteine 농도가 통계학적으로 유의한 차이를 보였지만 high folate group에서는 차이가 없었다. 세가지 enzyme에 대한 유전자 다형성으로 genetic interaction analysis를 시행한 결과 어떠한 조합에서도 혈중 homocysteine 농도를 증가시키는 경우는 없었다.

본 연구결과는 비록 실험대상군의 수가 적어 추가적인 자료의 수집이 필요하지만 한국인에서의 MTHFR 677, 1298 genotype에 대한 유전자 다형성의 유병율이 외국의 보고에 비해 큰 차이가 없었으며, MTHFR 677의 유전자 다형성이 hyperhomocysteinemia의 원인임을 확인할 수 있었다. 하지만 다른 형태의 유전자 다형성과 hyperhomocysteinemia와의 연관성은 없었다. 또한 혈중 folate 농도가 낮은 경우에 MTHFR 677의 유전자 다형성이 혈중 homocysteine 농도에 미치는 영향이 더 증대되는 것을 알 수 있었다.

[영문]

Homocysteine has been recognized as a independent cardiovascular risk factor. Moderate hyperhomocysteinemia with homocysteine levels within the range of 15 to 30 umol/L may result from a variety of causes including genetic factors, nutritional factors (e.g. folate, vitamin B6 and B12) and renal insufficiency. Genetic factors that contribute to the etiology of hyperhomocysteinemia include common polymorphisms of key enzymes involved in homocysteine metabolism such as methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) C677T, A1298C, cystathionine beta synthase (CBS) 844 ins 68, methionine synthase (MS) A2756G. /To assess the influence of these polymorphisms on the homocysteine level, we determined the biochemical marker, such as total cholesterol, creatinine, homocysteine, folate, vitamin B12 and the prevalence of MTHFR C677T, A1298C, CBS 844 ins 68, MS A2756G, in 45 patients with angiographically documented coronary artery disease and compared it to that in 53 healthy controls. The results were as follows./1. There were no significant difference in homocysteine, folate and other biochemical marker between patients and controls. But vitamin B12 and creatinine level was significantly higher in patients./2. Homocysteine level of patients with high grade coronary stenosis (i.e. 2 vessel or 3 vessel) were slightly higher compared to that

of low grade coronary stenosis (i.e. minimal or 1 vessel)./3. There were no significant differences in the prevalence of the different genotypes between patients and controls. Of the controls 35.8% were homozygous for the MTHFR 677C allele, 41.5% were heterozygous, and 22.6% were homozygous for the 677T allele. And 62.3% were homozygous for the MTHFR 1298A allele, 34.0% were heterozygous, and 3.8% were homozygous for the 1298T allele. In MS 2756G allele, 84.9% were homozygous for the 2756A allele, 15.1% were heterozygous form. No homozygous for the 2756G allele

was found. In CBS 844, 68bp inserted form was not found./4. The mean homocysteine level was significantly higher in individuals who were homozygous for the MTHFR 677T allele compared with individuals homozygous for MTHFR 677C allele or heterozygous form (P = 0.007). But there were no significant differences in other

polymorphisms./5. We could confirm that the MTHFR 677 mutation contributes to a futher increase of homocysteine level in individuals with low folate (<25 percentiles)./6. Genetic interaction analysis was carried out to determine the genotype effects on homocysteine levels become more distinct with gene-gene interaction. But every combination of gene was not significantly increase homocysteine levels.// The prevalence of MTHFR C677T, A1298C polymorphism in Korean was similar to that of population reported to date. But the prevalence of CBS 644ins68, MS A2756G polymorphism is lower. We could confirm that among the studied polymorphism, the MTHFR C677T mutation is the only major genetic determinant of the plasma homocysteine level. And its effect was more intensified in combination with low folate levels.