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겸상 적혈구증 (Sickle Cell Disease)
겸상 적혈구증(Sickle Cell Disease, SCD)은 β-globin 유전자의 점돌연변이로 인해 비정상적인 혈색소인 HbS(Hemoglobin S)가 생성되어, 적혈구가 탈산소 상태에서 낫(sickle) 모양으로 변형되고, 반복적인 혈관 폐색과 용혈을 유발하는 유전 질환입니다.
낫 모양 적혈구가 혈관을 막고, 용혈을 일으키며, 다양한 장기 합병증을 초래합니다.
| 겸상 적혈구증 (Sickle Cell Disease) |
| 🟥 HbS로 인해 낫 모양 적혈구가 반복적으로 혈관을 막고 적혈구가 파괴되며, 통증, 빈혈, 장기 손상을 유발합니다. |
원인
Sickle Cell Diseases : 상염색체 열성 유전질환으로, HBB 유전자의 구조적 돌연변이가 원인
| 주요 원인 |
| 🔴 HBB 유전자의 Glu6Val 돌연변이 |
| β-globin 6번째 아미노산이 Glutamic acid에서 Valine으로 치환되면서 HbS가 형성됩니다. |
| 🔴 상염색체 열성 유전 |
| 양쪽 부모로부터 병적 대립유전자를 모두 받은 경우 질병이 발현되며, 이형접합자는 보인자(sickle cell trait)로 주로 무증상입니다. |
병태생리
HbS의 중합 → 적혈구 변형 → 혈관폐색 및 용혈성 빈혈
| 병태생리 기전 |
| 🟧 HbS 중합화 |
| 탈산소 상태에서 HbS가 중합되어 긴 섬유 구조를 형성하며 적혈구 내부를 경직시킵니다. |
| 🟧 낫 모양 적혈구 형성 |
| 경직된 HbS로 인해 적혈구가 비가역적으로 낫 모양으로 변형됩니다. 이들 세포는 탄력성이 없고, 쉽게 혈관 벽에 부착됩니다. |
| 🟧 혈관 폐색 (vaso-occlusion) |
| 낫 모양 적혈구가 미세혈관에서 서로 응집되며 혈류를 차단하고 국소 허혈과 통증 발작(vaso-occlusive crisis)을 유발합니다. |
| 🟧 만성 용혈 (chronic hemolysis) |
| 낫 모양 적혈구는 수명이 10~20일로 매우 짧아 지속적인 용혈성 빈혈을 유발합니다. 용혈로 인한 빌리루빈 증가로 황달과 담석이 발생할 수 있습니다. |
| 🟧 비장 기능 소실 (auto-splenectomy) |
| 비장에 반복적인 경색이 생기면서 섬유화되고 기능을 상실하게 되어, 세균 감염에 매우 취약해집니다. |
| 🟧 염증 및 내피 활성화 |
| 혈관 내피세포가 활성화되며 염증, 혈관 누수, 백혈구의 부착이 증가하여 더욱 심한 혈관폐색을 유발합니다. |
| 🟧 장기 손상 |
| 뇌, 폐, 신장, 심장, 뼈 등에 반복되는 허혈-재관류 손상이 발생하여 점진적인 기능 저하를 초래합니다. 특히 뇌졸중, 폐 고혈압, 신증(SCD nephropathy)이 흔합니다. |
임상양상
혈관 폐색과 용혈에 의해, 통증과 다장기 합병증이 발생합니다.
통증 발작과 만성 피로, 반복되는 감염과 장기 손상 등
| 증상 및 징후 |
| 🟨 통증 발작 (vaso-occlusive crisis) |
| 혈관폐색에 의한 격심한 통증. 뼈, 흉부, 복부, 사지에 발생하며 입원이 필요할 수 있습니다. |
| 🟨 만성 용혈성 빈혈 |
| 피로감, 창백, 황달 동반. 망상적혈구 수치 증가 |
| 🟨 황달 및 색소성 담석 |
| 용혈로 인한 간접 빌리루빈 상승 → 공막황달 및 담석 |
| 🟨 반복 감염 |
| 비장 기능 소실로 인해 폐렴구균, Hib 등에 취약 |
| 🟨 뇌졸중 |
| 소아에서 자주 발생하며, 예방적 수혈이 필요할 수 있습니다. |
| 🟨 급성 흉부 증후군 (ACS) |
| 흉통, 발열, 호흡곤란, 폐 침윤 등으로 생명을 위협할 수 있는 합병증입니다. |
겸상 적혈구증(Sickle Cell Disease)과 말라리아 저항성
정상 유전자 + 돌연변이 유전자 같이 있으면? => 정상 적혈구이면서 말라리아 저항성
겸상 적혈구증은 특히 아프리카와 같은 말라리아 풍토 지역에서 유병률이 높습니다. 흥미롭게도, 겸상 적혈구증과 말라리아 사이에는 진화적으로 의미 있는 상관관계가 존재합니다.
겸상 적혈구증의 원인이 되는 HbS 유전자는 열성으로, 두 개의 돌연변이 유전자를 가진 경우(Ss)에는 겸상 적혈구증이 발병합니다. 그러나 한 개의 정상 유전자와 한 개의 돌연변이 유전자를 가진 이형 접합자(HbA/HbS)는 겸상 적혈구증을 앓지 않으면서도 말라리아에 대해 부분적인 저항성을 갖습니다. 이 현상은 “헤테로 접합자 우성(heterozygote advantage)”이라 불리며, 말라리아가 흔한 지역에서 HbS 유전자가 자연선택을 받아 높은 빈도로 유지되는 이유가 됩니다.
말라리아에 대한 보호 기전
Plasmodium falciparum은 적혈구 내에서 성장하는데, 겸상형 적혈구는 다음과 같은 방식으로 말라리아 원충에 불리한 환경을 조성합니다.
- 산소 농도가 낮을 때 겸상화가 촉진되어 감염된 적혈구가 빠르게 제거됩니다.
- 변형된 적혈구는 비장에서 더 쉽게 파괴되며, 이로 인해 말라리아 원충의 번식이 제한됩니다.
- HbS 변이로 인해 생성된 활성 산소종(ROS)이 말라리아 원충의 생존을 방해합니다.
진단
혈액도말, 전기영동을 통해 진단하며, 신생아 선별검사에서도 확인됩니다.
| 진단 방법 |
| 🔵 말초혈액도말 (PBS) |
| 낫 모양(sickle-shaped) 적혈구와 target cell 확인 |
| 🔵 Hb 전기영동 (Hemoglobin electrophoresis) |
| HbS 존재 확인. 질병형은 HbSS, 보인자는 HbAS |
| 🔵 신생아 스크리닝 |
| 출생 직후 Hb 패턴 분석으로 조기 진단 가능 |
치료
치료의 핵심 목표는 낫세포화를 줄이고, 합병증을 예방하며, 생존율을 향상시키는 것입니다.
HbF 증가, 통증 조절, 감염 예방, 장기 손상 예방이 핵심 전략입니다.
약물 치료
낫세포화를 억제하거나 합병증을 줄이는 약물을 사용합니다.
| 약물 치료 |
| 💊 Hydroxyurea |
| HbF(fetal hemoglobin)을 증가시켜 HbS 중합화를 억제하고 통증 발작과 입원율을 줄입니다. |
| 💊 L-glutamine |
| 산화 스트레스를 감소시켜 혈관폐색 위기를 줄이는 보조 약물입니다. |
| 💊 Voxelotor |
| HbS의 산소 친화도를 증가시켜 중합화를 방지하고, 빈혈 개선 효과가 있습니다. |
| 💊 Crizanlizumab |
| P-selectin 억제를 통해 혈관 내 세포-세포 부착을 줄이고 통증 발작 빈도를 감소시킵니다. |
수혈 및 조혈모세포 이식
중증의 경우 고려합니다.
| 비약물 치료 |
| 🔷 적혈구 수혈 |
| 뇌졸중 예방, 급성 흉부 증후군, 심한 빈혈 시 사용합니다. |
| 🔷 조혈모세포 이식 |
| 치료 가능한 유일한 방법으로, 일치하는 형제 공여자가 있을 경우 시도합니다. |
