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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(10): 1331-1334. |
| A Case of Primary Ciliary Dyskinesia due to Radial Spokes Deficiency. |
| Kwang Bum Kim, Jung Lae Roh, Jun Kyu Lee, Sung Won Park |
| Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Wonju College of Medicine, Yonsei University, Wonju, Korea. rhica@unitel.co.kr |
| Radial Spoke 결함만을 가지는 원발성 섬모운동이상증 1례 |
| 김광범 · 노정래 · 이준규 · 박성원 |
| 연세대학교 원주의과대학 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
원발성 섬모운동이상증ㆍRadial spoke 결함. |
| ABSTRACT |
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Primary ciliary dyskinesia encompasses a heterogenous group of inherited condition characterized by clinical, functional, and ultrastructural features. The transmission electronmicroscopic findings of nasal cilia in a 14-year old girl with primary ciliary dyskinesia were studied. The ultrastructure of axonemes showed normal outer membrane, dynein arms, microtubules, and nexin links but partial lack of radial spokes. The nature of the defective spoke is not clear and further studies will be necessary to determine how the radial spokes and central sheath interact and coordinate ciliary movement. |
| Keywords:
Primary ciliary dyskinesiaㆍRadial spokes |
서론
원발성 섬모운동이상증은 유전적 소인이 있는 질환으로 신체의 여러곳에 존재하는 섬모의 선천적 구조이상에 의해 비정상적인 섬모운동을 초래하여 발생되는 질환이다.
이 질환의 병인은 전자현미경의 발달로 밝혀지게 되었으며 주로 dynein arm의 결함이 가장 많은 것으로 알려져 있다.1) Levison 등2)은 radial spoke 결함, 미세소관전위, 그리고 구조이상 없이 기능의 장애만 있는 형태 등으로 본 질환을 분류하였으며 국내에서도 Min 등3)이 19례의 원발성 섬모운동이상증을 보고한 바 있으나 오직 radial spoke 결함만이 원인이 된 경우는 보고된 바 없다.
저자들은 최근 14세 여자 환자에서 전자현미경검사상 radial spoke 결함만을 가지는 원발성 섬모운동이상증 1례를 경험하였기에 문헌고찰과 함께 보고하는 바이다.
증례
14세 여자 환자로 5년 전부터 지속되는 농성비루와 비폐색을 주소로 내원하였다. 과거력상 환자는 약 8년 전부터 계속된 기침으로 개인병원에서 폐렴 진단하에 지속적인 소아과 진료를 받아왔으며 같은 시기에 삼출성 중이염 진단하에 중이내 환기관 삽입술을 시행받았다. 또한 내원 3년 전 재발성 삼출성 중이염 진단하에 본원에서 중이내 환기관 삽입술 및 아데노이드 절제술을 시행받았다. 가족력상 특이소견은 없었다.
내원 당시 비강소견상 비점막은 창백하였고 비용이 좌측 중비도내에서 관찰되었으며 양측고막은 반흔성 천공소견을 보였다. 흉부청진상 우측 중부 폐야에서 수포성 나음(rale)이 들렸다.
혈액검사, 요검사, 혈청화학검사 소견은 정상이었으며 객담도말검사의 항산균 염색상 음성소견을 보였다.
흉부 단순 방사선 촬영상 우측 중엽에 무기폐소견을 보였고 우심증(dextrocardia)은 관찰되지 않았다. 기관지 전산화 단층촬영상 섬유화 변성에 의해 우폐 중엽의 크기가 감소되었으며 이차적인 변화로 기관지 확장증이 생긴 소견이 관찰되었다(Fig. 1). 부비동 전산화 단층촬영상 전 부비동에 연조직 음영이 관찰되었다(Fig. 2).
환자는 전신 마취하에 부비동 비내시경술을 시행하였으며, 이때 상악동 점막과 상악동 자연공 점막에서 일부 정상소견을 보이는 부위와 하비갑개의 중간 1/3의 비점막을 생검하였으며 이를 2.5% 글루타알데하이드 용액에 고정 후 epon 포매하여 초박 절편으로 투과전자현미경검사를 시행하였다. 15만 배율하에서 관찰한 결과 상기 언급된 모든 점막에서 섬모막이나 중심초 그리고 dynein arm의 이상은 관찰되지 않았으나 오직 radial spoke의 부분적인 결함만이 관찰되었다(Fig. 3).
환자는 양측 부비동 내시경술을 시행 후 8개월째 정기적으로 외래 추적중이며, 농성비루는 감소된 소견을 보이고 있다. 수술후 기침은 경한 감소만을 보였고, 흉부 단순 방사선 촬영상 수술전에 보이던 흉부소견의 변화는 없었다.
고찰
원발성 섬모운동이상증은 만성 상, 하기도 감염의 오랜 병력과 연관되어 있으며 잘못된 진단이나 진단의 지연은 재발성 폐렴에서 저류된 분비물에 의해 기관지 확장증과 폐실질 섬유화를 야기할 수 있다. 따라서 신속하고 정확한 진단이 적절한 치료와 질병의 진행조절에 가장 중요한 역할을 하게 된다. 원발성 섬모운동이상증이 의심되는 환자의 평가를 위해 임상양상평가, 비강내 섬모의 전자현미경 검사, 점액섬모이송에 대한 연구와 섬모운동분석 등4)을 시행할 수 있다. 임상양상평가에는 가족력을 포함한 임상적인 병력, 전산화단층촬영을 포함한 방사선촬영 및 폐기능검사 등이 있다.1) 우심증(dextrocardia)이나 내장좌우역전증 등이 있을 경우 흉부방사선 촬영이 유용하고, 그외에 폐의 과도팽창, 구역성허탈, 그리고 폐중엽 및 폐하엽과 설상부(lingula)에 호발하는 기관지확장증 등이 보일 수 있다.5)
초기 선별검사의 하나로 사용되는 saccharine test는 점액섬모 제거율을 평가하는 검사법으로 값이 싸고 간단하며 반복검사가 가능하여 임상에서 시행하기 편리한 장점이 있어 유용하나, 빠른 유속율만을 측정하고 saccharine이 혀의 미뢰로의 도착을 결정하는 것이 주관적이라는 단점이 있다.6)
대부분의 임상의들은 주로 Kartagener씨 증후군 혹은 원발성 섬모운동이상증 진단을 임상증상과 전자현미경적 확진에 의존하고 있다. 정상섬모의 미세구조를 살펴보면 한쌍의 중심세관과 주변부에 9쌍의 말초세관으로 구성되어 있으며 말초세관들은 nexin link로 서로 연결되고, 한쌍의 중심세관을 둘러싸고 있는 중심초와 말초세관 사이는 radial spoke로 연결되어 있다(Fig. 3). 섬모운동의 에너지는 말초세관의 dynein arm에서 ATP를 분해하여 생성된다고 알려져 있다.7) 섬모는 복잡하고 정교한 기관으로 고려될 수 있고, 이 구성요소중의 어떠한 선천적 결함도 운동성의 장애를 초래할 수 있을 것이다. 초기의 연구들은 Kartagener씨 증후군과 원발성 섬모운동이상증에서 섬모운동장애의 원인으로 미세구조상에 dynein arm의 결함이 있음을 보고하였다.8)
McDowell 등9)은 폐질환 후에 미세소관의 정상구조의 변성이나 섬모의 융합과 같은 비특이적인 구조변형을 보일 수 있다고 주장하였다. 그러나 인체 혹은 척추동물의 섬모에서 보이는 radial spoke결함은 폐실질 손상이나 감염에 의한 2차적인 현상이라기보다는 독립된 구조적이상으로 보는 것이 제안되었다.10) 그리고 이 radial spoke결함은 앞에서 언급한 원발성 섬모운동이상증에서의 기본적인 결함인 dynein arm의 결핍과는 상이한 구조적 결함으로 이해된다.8)
Green alga chlamydomonas의 돌연변이종에 대한 연구에 의하면 spoke구조의 결함이 원발성 섬모운동이상증의 병인적 요인으로서 작용한다고 하였다.11) 이 flagella 는 구조적으로 인간의 섬모와 일치하는데, 그 돌연변이종 중 radial spoke가 없고, 중심세관과 중심초 복합체가 flagella axoneme으로 치환된 종이 동정되었다. 이 경우 돌연변이종은 운동성을 상실하게 된다. 이러한 변화는 섬모운동장애에 대한 원인으로 radial spoke결함을 제시하는 주장에 도움을 준다.
Radial spoke는 중심세관 및 중심초와 협착되어 움직이는 구조단백질로 섬모운동의 조정에 관여한다. McDowell 등9)은 ciliary bending 동안 radial spoke는 종축으로 재배열되고, 중심초와의 상호작용을 통해 axonemal pattern을 유지하는 미세소관의 sliding을 bending으로 전환한다고 하였다. Radial spoke결함의 성상은 아직 명확히 밝혀져 있지 않다. Rossman 등12)은 위상차 현미경을 이용하여 섬모운동을 관찰하여 radial spoke결함이 있는 경우에 섬모 주지점을 중심으로 회전하면서 파형을 이루는 운동을 보이며 이들 운동은 기능적으로 비효과적임을 보고하였다. Van der Bann 등13)은 원발성 섬모운동이상증과 정상인 및 다른 만성 호흡기 질환을 가지는 환자들과의 비교연구를 통해, 원발성 섬모운동이상증 환자에서 dynein arm과 radial spoke의 숫자만이 통계적으로 유의한 차이가 있음을 보고하였다.
위에서 서술한 radial spoke만의 결함을 보이는 환자에서의 임상양상은 dynein arm의 결함을 가지는 원발성 섬모운동이상증에서 나타나는 임상양상과 일치한다. 따라서 섬모운동에 관여하는 다른 요소들이 모두 정상인 경우 radial spoke만의 부분적 결함도 원발성 섬모운동이상증에 포함되는 것이 타당하다고 보여지며 본 증례의 경우도 섬모막의 변성 등 만성염증에 의한 이차적인 변화소견은 발견되지 않았으므로 이러한 섬모운동기능부전이 선천적인 radial spoke의 부분적 결함에 의한 것으로 보여진다. 그러나 어느 정도의 radial spoke 결함이 정상으로 간주되는지, 또한 섬모의 미세구조적 결함이 있을 때 어느 정도의 기능적 장애를 보이는지는 아직 보고된 바가 없다. 또한 환자의 증상이 6세를 전후하여 발생된 점을 고려할때 이 radial spoke의 부분적 결함에 의한 임상증상은 비교적 늦게 발현되었다고 볼 수 있고 이의 정확한 기전은 향후 추가적인 연구가 필요할 것이다.
현재까지 원발성 섬모운동이상증이나 Kartagener씨 증후군의 원인적 결함을 교정할 수 없기 때문에 치료의 근간(mainstay)으로 호흡기 질환에 대한 체위배설 및 물리치료와 적절한 항생제 요법14)에 의존하고 있으며 influenza 백신접종과 같은 예방적 방법도 권장되어진다. 만성 부비동염을 가진 원발성 섬모운동이상증 환자에서는 내시경적 부비동술을 시행함으로써 부비동 배농의 호전과 증상의 완화에 도움을 줄 수 있다고 하며,15) 재발성 삼출성 중이염 치료를 위해 환기관 삽입술을 시행하여 청력개선과 많은 합병증을 방지할 수 있음을 보고하였다.16)
Radial spoke와 중심초의 상호작용이 어떻게 일어나는지, 또 이 상호작용이 조화로운 섬모운동을 어떻게 조절하는지에 대한 연구가 앞으로 진행되어야 할 것이다.
REFERENCES
1) Schildlow DV. Primary ciliary dyskinesia (the immotile cilia syndrome). Ann Allergy 1994;73:457-68.
2) Levison H, Mindorff CM, Chao J, Turner JAP, Sturgess JM, Stringer DA. Pathophysiology of the ciliary motility syndromes. Eur J Respir Dis 1983;64:102-16.
3) Min YG, Shin JS, Choi SH, Chi JG, Yoon CJ. Primary ciliary dyskinesia: Ultrastructural defects and clinical features. Rhinology 1995;33:189-93.
4) Rossman CM, Newhouse MT. Primary ciliary dyskinesia: Evaluation and management. Pediatric Pulmonol 1988;5:36-50.
5) Nadel HR, Stringer DA, Levinson H, Turner JAP, Sturgess JM. The immotile cilia syndrome: Radiologic manifestations. Radiology 1985;154:651-5.
6) Andersen IB, Camner P, Jensen PL, Philipson K, Proctor DF. Nasal clearance in monozygotic twins. Am Rev Respir Dis 1974;110:301-5.
7) Fawcett DW. What makes cilia and sperm tails beat? N Eng J Med 1977;297:46-8.
8) Afzelius BA. A human syndrome caused by immotile cilia. Science 1976;193:317-9.
9) McDowell EM, Barrett LA, Harris CC. Abnormal cilia in human bronchial epithelium. Arch Pathol Lab Med 1976;100:429-36.
10) Sturgess JM, Chao J, Wong J, Aspin N, Turner P. Cilia with defective radial spokes: A cause of human respiratory disease. N Eng J Med 1979;300:53-6.
11) Witman GB, Plummer J, Sander G. Chlamydomonas flagellar mutants lacking radial spokes and central tubules: Structure, composition, and function of specific axonemal components. J Cell Biol 1978;76:729-47.
12) Rossman CM, Forrest JB, Lee RMKW, Newhouse AF, Newhouse MT. The dyskinetic cilia syndrome: Abnormal ciliary motility in association with abnormal ciliary ultrastructure. Chest 1981;80:860-4.
13) Van der Bann S, Veerman AJP, Bezemer PD, Feenstra L. Primary ciliary dyskinesia: Quantitative investigation of the ciliary ultrastructure with statistical analysis. Ann Otol Rhinol Laryngol 1987;96:264-72.
14) Teknos TN, Metson R, Chasse T, Balercia G, Dickersin GR. New developments in the diagnosis of Kartagener's syndrome. Otolaryngol Head Neck Surg 1997;116:68-74.
15) Parsons DS, Greene BA. A tretment for primary ciliary dyskinesia: Efficacy of functional endoscopic sinus surgery. Laryngoscope 1993;103:1269-72.
16) Y.El-Sayed, A.Al-Sarhani, A.-R.Al-Essa. Otologic manifestations of primary ciliary dyskinesia. Clin Otolaryngol 1997;22:266-70.
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