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1 저작자표시 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 이저작물을영리목적으로이용할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우, 이저작물에적용된이용허락조건을명확하게나타내어야합니다. 저작권자로부터별도의허가를받으면이러한조건들은적용되지않습니다. 저작권법에따른이용자의권리는위의내용에의하여영향을받지않습니다. 이것은이용허락규약 (Legal Code) 을이해하기쉽게요약한것입니다. Disclaimer

2 치의학석사학위논문 진단액으로서 타액의고찰 구강질환및전신질환의진단 2014 년 2 월 서울대학교치의학대학원 치의학과 김도윤

3 진단액으로서 타액의고찰 구강질환및전신질환의진단 지도교수박경표 이논문을치의학석사학위논문으로제출함 2013 년 12 월 서울대학교치의학대학원 치의학과 김도윤 김도윤의치의학석사학위논문을인준함 2014 년 2 월 위원장이성중 ( 인 ) 부위원장박경표 ( 인 ) 위원최세영 ( 인 )

4 초 록 진단액으로서 타액의고찰 구강질환및전신질환의진단 김도윤 서울대학교치의학대학원 치의학과 타액은구강내에서치아를보호하고음식의맛을느끼도록돕고연하를돕는역할을하는체액이다. 하지만타액이진단액으로서가능성과혈액에비하여장점을가지는데도불구하고여전히진단을위한체액으로가장일반적으로선택되는것은혈액이다. 타액은채집이간편하고비침습적이며전문적으로훈련받은사람이채집할필요가없다는장점이있다. 또한타액은혈액에비하여채집비용이나채집후의관리비용이더저렴하다는장점이있다. 그러나혈액에비하여질병을진단하는데사용하는구성성분의농도가낮기때문에과거의연구에서는분자적변화를탐지하는데어려움이있었다. 최근 MALDI-TOF, MS/MS와같은 mass spectrometry의기술발달로이러한점은더이상타액을진단액으로사용하는데문제가되지않는다. 타액은 i

5 타액선의선포세포에서만들어져구강으로배출되는 국소적인체액 이아니라선포세포주위의모세혈관과치은열구액에서유래된전신을순환하는성분이포함된 전신적인체액 이다. 타액은구강질환은물론, 자가면역질환, 낭포성섬유증, 감염성질환, 심혈관계질환, 악성종양등전신질환에도변화가일어나는혈액을대체할수있는진단액이다. 치과의사는타액을가장자주접할수있는의료인으로진단액으로서타액이구강질환뿐만아니라전신질환의영역까지확장시킬수있는유용한도구가될것이다. 주요어 : 타액, 진단액, 구강질환, 전신질환학번 : ii

6 목 차 제 1 장서론... 1 제 1 절혈액이외의진단액으로서타액... 1 제 2 절연구의내용... 2 제 2 장본론... 3 제 1 절타액의생리학 타액의생성과분비및조절 타액의기능 타액의성분 무기물성분 유기물성분 기타성분... 7 제 2 절타액의채집 전타액채집 타액선타액채집 이하선타액채집 악하선, 설하선타액채집 소타액선타액채집 자극성전타액채집 채집된타액의보관 제 3 절타액의분석 타액내단백질분석 Bottom-up proteomics Top-down proteomics 타액내유전체분석 제 4 절타액을이용한진단 구강질환 치아우식 치주질환 구강칸디다증 구강건조증 구내염 전신질환 자가면역질환 낭포성섬유증 감염성질환 심혈관계질환 악성종양 기타질환 제 3 장결론 제 1 절진단액으로서타액의장점 iii

7 제 2 절타액의진단학적발전 참고문헌 Abstract iv

8 제 1 장서 론 제 1 절혈액이외의진단액으로서타액 환자의체내변화나반응또는질환을판단하는데사용하는진단액 (diagnostic fluid) 으로가장일반적으로사용되는체액은혈액이다. 임상적인분석을위한체액으로서혈액이선택되는것은혈액이신체의항상성을유지하는데필수적이라는데에서이유를찾을수있는데, 특히혈액은산소, 대사물, 호르몬, 단백질등을수송하여신체의모든기관을순환하기때문이다. 그렇기때문에혈액은전신적인상태를혈액내의여러분자구성물 (molecular component) 를특정질환, 노화등을나타내는생체지표 (biomarker) 로써반영할수있는것이다. 혈액은전신을순환하기때문에다른기관이나조직의종양세포에서유래된탈락세포 (exfoliated cell) 가순환종양세포 (circulating tumor cell, CTC) 로혈액내에서 발견되어암진단에사용될수있다. 1 또한세포가아니라혈액 내를순환하는 free DNA도발암과정의생체지표가될수있다. 2 혈액이외에도진단액으로사용하는체액은양수 (amniotic fluid), 뇌척수액 (cerebrospinal fluid), 눈물, 소변, 타액등이있다. 이러한체액은특정기관에물리적으로가깝게접촉하기때문에 혈액에비하여포함된단백질체 (proteome) 의다양성은적지만 핵산, 분비당단백질, 탈락세포등이더직접적으로특정기관에서 유래된다. 그렇기때문에전신을순환하는혈액에비하여제한된 수의조직에서만유래되므로보다특정적인생체지표를가지는 경향이 있다. 예를 들어, 양수의 acetylcholinesterase를 생체지표로 이용하여 초기 태아의 neural-tube defect를 진단하거나 3, 뇌척수액의 tau 단백질을 통해 1

9 알츠하이머병 (Alzheimer s disease) 을진단할수있다. 4 하지만타액은진단액으로서는다른체액에비하여아직임상적인적용이적고연구도덜진행된상태이다. 타액은다른체액에비하여덜침습적이고환자에게불편감, 불안감을주지않으면서채집이가능하면서도보관과운송이간편하다는점이진단액으로서혈액이나다른체액에비해가지는장점이다. 5 Lee, J. M., Garon, E., Wong, D. T. (2009) 에의하면실제임상진단으로적용하기위해서는 3가지 걸림돌 (roadblock) 이있는데 1) 질환과분명한상관관계가있는단백질또는유전자적지표가있을것 ; 2) 환자에게최소한의불편감을주면서쉽고비용이적게드는채집방법을사용할것 ; 그리고 3) 진단이정확하고, 어렵지않아야 한다는것이다. 6 특히, 타액은 2 번째걸림돌을혈액이나소변, 기타 체액에비하여우수하게만족시키므로매력적인진단액이될수 있다. 제 2 절연구의내용 본연구는정상타액이발생되는타액의생리학과진단액으로사용하기위한타액의채집방법, 채집한타액을분석하는방법, 그리고타액으로진단할수있는질환들에대해과거의연구부터최근의연구까지다루어 review한것이다. 2

10 제 2 장본 론 제 1 절타액의생리학 1.1 타액의생성과분비및조절일반적으로환자의구강에서직접또는환자가흘려보내 (drool) 채집할수있는타액을 전타액 (whole saliva) 또는 구강액 (oral fluid) 라한다. 전타액은대타액선인이하선, 설하선, 악하선과수많은소타액선에서분비된타액이구강내에서섞여구성되는데그뿐만아니라치은열구액 (gingival crevicular fluid), 탈락구강상피세포, 구강내미생물, 음식물잔사, 비인두에서유래된객담등도포함되어있다. 타액의구성성분에대해서는뒤의 1.3절에서보다자세히다루도록하겠다. 타액선은크게선포 (acinus) 와도관 (duct) 로이루어져있는데분비종말인선포에서부터원타액 (primary salivary) 의생성이시작된다. 선포에서의물과이온의세포막이동은여러가지학설이있는데 Cl - dependent secretion model 에서는 Na + /K + /2Cl - cotransporter와 Cl - /HCO - 3 exchanger를통하여선포내내강의 Cl - 의농도를높이게되는것으로시작된다. 7 Cl - 의높아진농도로 내강의전기화학적평형이양이온이 Na + 의유입으로일어나게되고내강내는삼투압이높아져물이유입되게되고원타액이생성되게된다. 이때유입되는물은타액선주위의모세혈관에서유래된것으로 aquaporin을통한수송과 diffusion을통하여이동하게된다. 뿐만아니라 capillary wall에는 5-10nm 크기의 pore가존재하여물뿐아니라혈액내의다른물질, 특히크기가작은 neutral molecule 이 passive diffusion 으로이동할수있다. 8 이러 한타액선주위의모세혈관이 carotid artery 에서기원한혈액이기 때문에전신을순환하는물질을포함하며결국타액이다양한전신 3

11 질환을진단할수있는진단액으로서유용성을설명해준다. 9 선포에서형성된원타액은도관계로이동하게되어조성을변화를겪게된다. 도관세포에서는 Na + 와 Cl - 의재흡수와 K + 의분비가주로일어나게되며도관은물에불투과성을가지고있어물의 재흡수는적게일어난다. Na + 와 Cl - 의재흡수에는 Na + channel, Cl - channel, Na + /H + exchanger, 그리고 Cl - /HCO - 3 exchanger가관여하게된다. 또한 Na + 의재흡수에는 Na + /K + ATPase도관여하게되는데이는 K + 의분비에도관여하게된다. 도관계를거치면서원타액은 Na +, Cl - 의재흡수, K + 의분비가물의재흡수없이일어나저장액 (hypotonic) 으로바뀌어분비되게된다. 10 타액의분비는자율신경계에의해조절될수있는데선포세포의표면의 M3 무스카린성수용체에부교감신경말단에서분비된 acetylcholine이결합하면 guanine nucleotide-binding regulatory protein(g-protein) 의 phospholipase C / inositol trisphosphate(ip 3 ) signal cascade 를통하여세포내 Ca 2+ 농도를 높이게되며이는결국선포세포의 Cl - channel을 opening시켜선포내강의 Cl - 유입을증가시키고결국타액의분비를촉진시킨다. 교감신경의경우타액의분비를촉진시키지도않지만억제하지도않는다. 부교감신경, 교감신경은모두 myoepithelial cell의수축과선포세포에서의 exocytosis를통한타액성분조절은공통적으로나타나게한다. 11,12 도관세포에는 mineralocorticoid receptor가존재하여타액의 K + 농도는혈장보다높게하고 Na + 의농도는타액에서더낮게조절을해준다 타액의기능 타액의기능은타액이부족하거나없는구강건조증 환자에게서나타나는증상을통해명백히알수있다. 타액이 4

12 부족한만성구강건조증환자에게서는광범위치아우식 (rampant caries) 뿐아니라구강점막이감염에취약해지며또한마모, 교모, 부식등으로인해치아가닳게된다. 14,15 타액의기능을크게분류하면 1) 치아와점막을물리, 화학적으로보호하는기능 ; 2) 음식섭취, 발음등기타기능으로나눌수있으며타액의기능이작용하는대상으로나누어분류하면 1) 치아에대한기능 ; 2) 미생물에대한기능 ; 3) 음식물에대한기능으로나눌수있다. 타액은연속적으로흐르는액체이기때문에치아나구내조직으로부터세균또는음식물잔사를물리적으로씻겨낼수있고타액에존재하는완충이온 (buffering ion) 으로구내의산염기를중화시킬수있다. 이들은치아의우식이나부식, 탈회를막아주는보호역할이다. 또한타액은치아표면을감싸는 pellicle을형성하여치아와치아간, 치아와음식간의마찰을감소시켜교모, 마모를막아줄뿐만아니라산이직접치아에닿지 않도록해줘부식과탈회도막아준다. 16 타액에는 Ca 2+ 과 phosphate가포함되어있는데이는치아를구성하는 hydroxyapatitie를형성할수있어초기탈회된법랑질을다시재광화 (remineralization) 시킬수있도록탈회부위에국소적으로 Ca 2+ 과 phosphate 농도를높여주는기능도있다. 17 타액의항미생물 (antimicrobial) 기능은타액에존재하는 secretory immunoglobulin A(sIgA) 가대표적인데, 박테리아나바이러스에결합하여응집시키거나항원이세포에결합하는것을방해하는것으로항미생물효과를나타나게된다. siga와같이은방법으로항미생물효과를보이는타액내구성성분으로는 low molecular-weight mucin MUC7과 salivary agglutinin이있다. 살균작용 (bacteriocidal action) 을보이는타액내구성성분도있는데 lysozyme, lactoperoxidase, lactoferrin, histatin, defensing, cathelicidin 등이그것이다 실제로 Tao, Renchuan,

13 et al의연구 (2005) 에서는치아우식이없는어린이들에게서타액내 defensin인 HNP1-3의더높게발현된다고보고하였다. 19 타액은구강내로들어온음식물의소화기능에도관여하는데우선음식물을적셔덩어리 (food bolus) 로만들어연하가쉽게일어나도록하며타액에존재하는 α-amylase와 lipase를통하여 strarch와지방의분해를한다. 타액은음식물의맛을느끼는데에도관여하는데 taste substance가타액에녹아혀의미뢰 (taste bud) 의 taste receptor에쉽게결합할수있도록해주고타액의성분이 taste receptor에직접영향을주기도하여미각을느끼는데 도움을주기도한다. 20 또한타액에포함된 Zinc 와 Zinc containing protein은정상적인미각을느끼는데중요한역할을한다. 21 끝으로타액은말을하는데에도도움을주는데실제로타액의분비가줄어들게되면일반적으로나타나는증상에도말하기어려워지는발성장애 (dysphonia) 가포함된다 타액의성분 건강한사람에게서전타액은하루에 1-1.5L가분비되는투명한약산성의점액성외분비액이다. 전타액은비자극분비의경우이하선타액 20%, 악하선타액 65%, 설하선타액7-8%, 10% 미만의소타액선타액으로구성되며자극분비의경우 이하선타액이 50% 까지증가하게된다. 23 타액의성분은크게 3 가지로나눌수있는데 1) 무기물성분, 2) 유기물성분, 그리고 3) 기타성분이다 무기물성분타액에서 99% 를차지하여가장많은비율을차지하는성분은물이다. 물이외의무기물성분으로는타액생성에서부터 6

14 세포막수송으로관여되는 Na +, Cl -, K +, H +, HCO - 3 와법랑질의재광화에관여하는 Ca 2+, H 2 PO - 4 뿐만아니라 Zn 2+, Mg 2+, F -, I - 등이존재하며이러한이온들은혈장에서유래된것으로유래된혈액의조성에따라타액의구성도다르다 유기물성분타액은다양한유기물성분이존재하는데 α-amylase, mucin, agglutinin, glycoprotein, lysozyme, peroxidase, lactoferrin, siga, histatin, defensin이구강내에서타액의소화, 보호등의기능을수행한다. 뿐만아니라 urea, ammonia, uric acid, glucose, cholesterol, fatty acid, glycolipid, amino acid, 호르몬등이존재한다. 24 타액에서발견되는호르몬에는 cortisol, testosterone, dehydroepiandrosterone(dhea), progesterone, aldosterone같은 steroid hormone과 thyroxin, triiodothyronine 등이있다. 25 또한타액내에는 growth factor 을가지고있는데 epidermal growth factor(egf), basic fibroblast growth factor(bfgf), insulin, insulin-like growth factor 등이 존재하지만이들의정확한 생리적 역할이어떤것인지는 명확하지않다 기타성분 전타액에는타액선에서분비되지않은비타액선기원성분도 가지고있다. 대표적으로치은열구액이있으며이는 serum transudate 또는치아표면의 bacterial biofilm 과 periodontal tissue 사이의반응으로나오는 inflammatory exudate 이다. 27 그렇기때문에치은열구액은혈장의상태를알려주고 inflammation 의지표가될수있다. 비타액선기원의다른성분으로는구강및인두의점막에서 기원된탈락된점막세포, 박테리아, 진균, 바이러스, 상기도 7

15 분비물, gastrointestinal reflux 등도포함된다. 28 이러한점은 타액이구강뿐만아니라인두, 위장까지의상태를비추어볼수진단액일수있는근거가된다. 전타액에는혈액기원성분인혈장단백질, 적혈구, 백혈구등도있으며이는구강내염증또는점막병소가있을때발견된다. 29 그외에전타액에는음식물잔사도포함되어있다. 제 2 절타액의채집 타액을진단액으로사용하기위해서타액의채집의정확성과표준화는매우중요하다. 특히, 사람의전타액의경우매우쉽게채집이가능하지만환자가스스로타액을채집하는경우, 환자의협조도가완벽하지않기때문에신뢰도가떨어지기도한다. 30 타액의 flow rate를측정하기위해서는너무짧게채집하거나너무길게채집하면정확하지않은결과를얻게된다. 보통좌측의이하선이우측의이하선에비하여타액을더생성해내는데채집시간이약 10분이되면좌우의차이가사라지게되며 31, 너무장시간타액채집을하게되면 flow rate가줄게된다. 타액의채집방법은크게 1) 전타액채집, 2) 타액선타액채집으로나눌수있다. 2.1 전타액채집 전타액채집은매우쉽고비침습적채집이가능한것이장점으로이는환자에게공포감이나스트레스를주지않는다. 비자극성타액을채집하기앞서환자는채집 1-2시간전부터흡연, 음식물섭취를하지않아야하며채집시에는눈을뜬상태에서머리를약 8

16 간앞으로숙인다. 32 전타액을채집하는방법은 4 가지가있다. 1. Draining method (passive drooling): test tube나 plastic vial에타액을흘려보내는방법 2. Spitting method: 타액을흘려보내는것이아니라 60초마다 test tube나 plastic vial에타액을뱉는방법으로타액을뱉는행위자체가 salivary flow에영향을주는자극이될수있다. 3. Suction method: 구강저에흡인기를설치하여타액을연속적으로 test tube에채집하는방법 4. Absorbent method (swab method): swab, cotton roll, gauze sponge 등을대타액선의개구부에위치시킨후채집이끝나면다시꺼내어무게를재거나타액을원심분리등을이용하여빼내는방법 Suction method와 absorbent method는다른방법에비하여신뢰도가낮아전타액채집에는적합하지않지만 draining method와 spitting method는반복채집해도유사한결과를보여 reliable한채집방법이다 타액선타액채집 타액선타액은다시크게 1) 이하선타액채집, 2) 악하선, 설 하선타액채집, 3) 소타액선타액채집으로분류된다 이하선타액채집 이하선타액은타액선타액중가장채집이쉬운데상대적으로 다른타액선의개구부에비해이하선의배출관인 Stensen s duct 9

17 가접근하기쉬운개구부를가졌기때문이다. 이하선타액을채집 하는방법은 2 가지가있다. 1. Cannulation: 이하선은상악제 1 대구치, 제 2 대구치부위의협측점막에개구부가위치하는데개구부의 orifice에직접삽관하여타액을채집하는방법 2. Lashley cup, modified Carlson-Crittenden device: 개구부를 metal cup 또는 plastic cup의기구를이용하여덮고연결된 tube를이용하여타액을채집하는방법으로 orifice에직접삽관하는방법에비하여훨씬더간편하고쉽다 악하선, 설하선타액채집 악하선과설하선의타액은이하선타액에비하여접근과채집 이어렵다. 악하선, 설하선타액채집의방법은 3 가지가있다. 1. Cannulation: 이하선과같은방법으로 Wharton s duct에직접 tube를삽관하여타액을채집하는방법 2. Suction method: 이하선및다른소타액선의분비를 cotton roll 등으로격리시킨후구강저에모이는악하선, 설하선타액을 pipette으로채집하는방법 3. Segregator: 1954년 Schneyer에의해소개된장치로이장치는하악에장착하는 custom-made 장치로원리는 suction method와비슷하다. 장치의 chamber에모이는악하선, 설하선타액을장치에연결된 tube로채집한다. 34, 소타액선타액채집 소타액선은 labial gland, buccal gland, palatine gland 로이들이 분비하는타액을채집하는방법은악하선, 설하선타액채집방법과 10

18 유사하다. 1. Pipetting: 다른타액선을 gauze, cotton roll 등으로격리시킨후 pipette으로채집하는방법 2. Filtration paper: 소타액선부위에 filtration paper를 30초간올려놓은뒤무게를다시재어타액의양을측정할수있다 Individual device: 악하선, 설하선타액을채집할때사용하는 segregator와유사한장치로상악과구개를덮는 custommade 장치로원리는 segregator와동일하다. 타액선타액은타액선마다타액의성분이다르고채집이어려워타액을진단액으로사용할때자주사용되지는않는다. 반면전타액은채집이쉽고구강내환경을더잘반영할수있어서자주사용된다. 2.3 자극성전타액채집 자극성전타액 (stimulated whole saliva) 는저작운동또는 citric acid를이용하여분비를유도하고채집하게된다. 그런데 citric acid의경우채집타액의 ph를산성으로낮추게되어주로저작운동을시켜자극성전타액을얻게된다. 저작운동은 cotton roll을씹게할수있으나일부연구에서는 cotton wool이 steroid hormone, 특히성호르몬을 immunoassay 를시행할때 artifact로작용되는것을보고하여 cotton이없는재 료를씹게하기도한다. 37 Polystyrene, polyethylene 로이루어진 vial 과 tube 는타액내의 progesterone 의 87% 를제거한다는연구 결과도있어씹을재료에이러한물질이없어야보다정확한자극 전타액채집이가능하다. 38 이러한타액내성분에영향을주지않 11

19 으면서효과적으로저작운동을일으키고경제적인재료로 paraffin wax 을사용한다. 2.4 채집된타액의보관 타액에는앞서기술한바와같이여러단백질뿐만아니라효소와항체, 박테리아도포함되어있다. 그러므로효소활성과박테리아활성이왕성한상온에서지속적으로보관하게되면 salivary protein의분해와박테리아증식을막을수없어진단액분석시신뢰도가떨어지게된다. 실제로상온에서타액을보관하게되면타액내 bacterial protease에의해 siga가분해되기때문에채집된타액과같은부피의 80% diluted gylcerol을섞어액체질소에급 속냉동 (snap-freezing) 하여보관할것을추천하고있다. 39 해동을 하는경우, 단백질들의구조와활성이영향을받고 mucin-protein complex의한랭침전 (cryoprecipitation) 이일어나타액내단백질생체지표의비가역적손실이야기되므로급속냉동한타액은뜨거운물에짧은시간동안넣어해동하는것이좋다. 급속냉동이외에타액을보관하는방법으로타액내의효소활성을억제하기위하여효소억제제를 10:1로첨가하기도하는데이효소억제제는 pefabloc, leupeptin, aprotinin을 100:2:1 무게비로혼합하여만든 enzyme inhibitor cocktail을사용한다. 39 타액채집후타액내박테리아를보다직접적으로제거하는방법도있는데 5분간 10,000g 또는 20분간 3,000g로원심분리를하여침전시키거나여과 (filtration) 을사용하는방법이다. 그러나이러한방법은원심분리시 mucin aggregate가파괴되어타액의 viscosity와 viscoelastic property를비가역적으로변화시키고자극성전타액채집에서도기술했듯 cotton wool이타액내단백질및호르몬을흡수하여 artifact로작용할수있으므로주의해야한 12

20 다. 채집된타액에 sodium azide(nan 3 ) 를첨가하여박테리아의성장을막는보관방법도있다. Sodium azide는채집된타액을 immunoradioassay를진행하거나특정타액생체지표를분리, 추출 할때에도영향을주지않는것으로알려져있다. 40 최근에는 immunoradioassay가아닌 non-isotopic enzyme immunoassay가일반적으로시행되는데 heme-containing enzye의억제제로작용하는 sodium azide가 enzyme-linked immunosorbent assay(elisa) 의 horse-radish peroxidase(hrp) 를불활성화시 키게된다. 41 게다가 sodium azide 는 protease 나 glycosidase 에의 한분해를막지는못한다. 또다른방법으로 10% trifluor acetat(tfa) 를이용하는방법이있다. 10% TFA는 ph 2.9의산으로 salivary enzyme을 denature 시켜타액보관시안정성을높이게된다. TFA를이용할때 ph를 7로중화시키기위해 CaCO 3 를추가적으로사용하게된다. 42 타액내단백질뿐아니라 DNA, RNA와같은핵산을분석하기위해보관할때도유사한보관방법을이용한다. 혈장의 RNA와유사하게타액내의 RNA 역시 macromolecule과 complex를이루어안정성을높이게되어 degradation에저항을보인다. 43,44 제 3 절채집된타액의분석 3.1 타액내단백질분석 체액의단백체 (proteome) 는임상적인질병을진단하는데매우중요한생체지표가되며타액에도이러한단백질분석을이용할수있다. 단백질분석 (proteomics) 의과거의기본적인개념은단백질 13

21 의발현양상의변화를관찰하는데집중되었다가다양한연구기법의발달로단백질의정확한정량화 (quantification) 까지가능해졌다. 사용되는방법으로는 two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis(2d-page) 와비교적최근에발전된기술로 matrix-assisted laser desorption ionization/time of flight(maldi-tof) mass spectrometry(ms), tandem mass spectrometry(ms/ms) 등이있다. 45 단백질분석은다시크게 1) Bottom-up proteomics, 2) Top-down proteomics로나눌수있다 Bottom-up proteomics Complex protein mixture를분석할때가장일반적으로사용되는방법으로우선 2D-PAGE를이용하여단백질의발현량, posttranslational modification(ptm), isoform 등을비교하여 파악할수있다. 46 그후, trypsin 과같은 proteolytic enzyme 을 이용하여 peptide로분해후 MS를시행하여기존의연구된단백질의 database와비교하여 identify할수있다. 그후, 단백질의분별 (fractionation) 은 ion exchange chromatography, gel filtration chromatography, free flow electrophoresis(ffe), gel IEF, liquid-phase IEF, capillary isoelectric focusing(cief) 등을통하여분별의해상력 (resolving power) 를증진시킬수있다 Top-down proteomics 이단백질분석방법은 bottom-up proteomics 와는달리단백질 을효소로분해하지않고 intact protein 을바로 mass spectrometry 하여분석하는방법이다. 이방법의장점은단백질 의형태 (proteoform) 를손상시키지않고파악할수있다는것인 것데 tandem mass spectrometry를 위한 intact protein 14

22 fractionation이가장큰문제점이된다. PAGE를이용하여분류할경우 sample loss가흔하게발생되고크로마토그래피를이용할경우 intact protein의크기가 500 amino acid를초과하면해상력이매우떨어지게된다 타액내유전체분석 타액내의유전체, 즉 RNA는앞서기술했다시피 macromolecule 과 complex를이루어좋은 stability를보인다. 하지만수시간내의 degeneration을막기위해모든과정을 ice에서진행하는것이좋다. 실온에서진행하는경우 stabilizing agent를추가하여사용한다. 타액내의 RNA를추출하는것은시중에여러가지 kit가나와있는데 silica membrane을이용하는경우타액의점성과 nonhomogeneity 때문에 filter가막힐수있어 magnetic beadsbased method가적합하다. mrna의 quantification을하기위해일반적으로사용하는것은 quantitative real time PCR(qPCR) 이다. 기존의 qpcr은적은수의 target만분석이가능했으나최근 multiplex RT-PCR-based preamplification이개발되어한번의 reaction으로 50개이상의 target의정확한과 quantification이가능해졌다. 한번의다수의 mrna의발현양상을확인하여정상과질병상태를알수있는 microarray 역시타액에응용이가능하다. Affymetrix all exon array(aea) 을통하여타액전사체 (transcriptome) 의진단이더욱용이해졌다. Hu et al.(2008) 은 salivary exon core transcriptome(sect) 를 saliva sample들의 85% 이상에서발현되는 851개의유전자로대표되는 1,370개의 probe로구성하고전신질환을진단하는보다해상력이높은생체지표로활용될것이기대되고있다

23 제 4 절타액을이용한진단 본절에서는다양한질병들이어떻게타액을이용하여진단이되 는지알아보고자한다. 질병의분류는크게 1) 구강질환과 2) 전 신질환으로나누도록하겠다. 4.1 구강질환 치아우식치아우식 (dental caries) 은환자의구강에서쉽게육안으로확인이가능하고탐침 (explorer) 으로치질의탈회를바로알수있기때문에타액의성분을분석하여진단할필요가없다. 하지만치아우식이감염성질환이고박테리아가숙주의 oligosaccharide 에부착하는것에서부터발생되는질환임을생각해야한다. 47 또 한이러한 oligosaccharide가타액기원의치아막 (pellicle) 을구성하는성분이라는점을볼때치아우식의감수성 (susceptibility) 을타액의성분으로알아볼수있다. 타액내의 major gel forming mucin인 MUC5B는 pellicle을 구성하는성분이며특히 lubricity 에관여한다. 49 타액의또다른 mucin 인 MUC7 은세균, 진균, 바이러스등과친화력을가져응집 (agglutination) 을일으킨다. 50 이러한 mucin 들은 bactericidal, antifungal의특징역시가지고있다. 51,52 MUC7과 cariogenic pathogen인 Streptococcus mutans의수는음의상관관계를보였을뿐아니라이전의 dental history인 DFT( 우식상태또는수복물충전상태의영구치아의수 ) 도같은 경향을보였다. 53 즉, MUC7 이타액에풍부한환자는치아우식의 감수성이낮다는것이다. 또한, 치아우식이있는경우, 타액내의 Streptococcus 16

24 mutans 와 lactobacilli 의개체수가증가된다 치주질환치주질환역시치아우식처럼치과의사의육안및 probe를이용하여진단할수있기때문에타액을이용한진단은보편적이지않다. 그러나치아우식과달리치주질환은염증반응, 결합조직 (connective tissue) 및골의파괴가동반되기때문에타액의성분에변화가생긴다. 치주염이발생할경우 GCF가증가하기때문에혈장성분이타액내에서증가하게된다. 이러한점때문에방사선사진이나육안을통한시진에서알아내기어려운초기치주질환에대해서타액의성분변화를통해미리진단이가능하다. 염증반응의생체지표로대표적으로전타액내의 interleukin들이있다. 특히 4mm 이상의치주낭형성된치주질환의경우 IL-1β 가증가된다. 55 IL-6 의경우, 전타액에서농도가골소실의정도와 비례하다는결과도보고되었다. 56 타액내의 TNF-α 역시치주질 환이있는환자에게서더높은수치를보였다. 56 C-reactive protein(crp) 는건강한사람보다치주질환을가진환자에게서 18.2배더높게발현되었다. 57 호중구 (neutrophil) 의유입의지표가되는 β-glucuronidase 역시염증반응의생체지표로생각할수있는데 5mm 이상의치주낭형성시 β-glucuronidase 의활성도가유의미하게증가하는것으로알려져있다. 58 염증반응과함께결합조직의파괴로인해타액의구성성분의변화가나타날수있다. 가장대표적인것은결합조직의파괴를일으키는 matrix metalloproteinase(mmp) 인데, 이효소는건강한치주조직에서는적은양이존재하지만염증반응이있으면크게증가한다. 특히, 치주질환에서 MMP-8은중요한데 periodontium을구성하는 type I, type III collagen을파괴하는효소이기때문이다. 치주질환환자에게서 MMP-8의타액내양이증가할뿐아니라, MMP-8의양이늘어나면치주질환의임상적증상도증가하게된 17

25 다. 55 MMP의활성을조절하는 tissue inhibitor of metalloproteinase(timp) 중특히 TIMP-1은 periodontium의 fibroblast, keratocyte, endothelial cell 등에서분비되어치주조직에서가장일반적인 TIMP이다. 이러한 TIMP-1의농도는 lowdose doxycycline therapy를통한치주질환치료를하게되면타 액내의농도가높아진다. 59 세포질효소 (cytoplasmic enzyme) 으 로서세포파괴시생체지표가되는 aminotransferase는 aspartate aminotransferase(ast) 와 alanine aminotransferase(alt) 가있다. 치주질환역시이러한 aminotransferase의변화가관찰되는데치주질환환자에서타액내의 ALT는유의미한증가가관찰되지않으나 AST는건강한정상피험자의타액에서보다 5배가까이증가하여치주질환의생체지 표로사용될수있다. 60 ALT 는치주질환으로크게증가하지는않 는것으로생각되지만 scaling 치료후치주질환환자의타액에서 ALT 와 AST 가모두감소한다. 61 GCF 와전타액에서는혈장단백질 중하나인 α2-macroglobulin 은 MMP 를포함한여러 proteinase 의활성을억제시키는기능을가지고있다. 결합조직의파괴가진행 된치주질환환자에게서타액내의 α2-macroglobulin 의발현이 줄어든다. 62 타액내에 elastase 역시 attachment loss 가발생되면 증가하게된다. 63 또한치주질환의치료를받게되면환자의타액 에서 elastase의활성이치료전과비교하여 1/30으로줄어든다는보고도있다. 64 치주질환으로대표되는치은염 (gingivitis) 과치주염 (periodontitis) 의결정적인차이는치조골의비가역적인파괴의유무이다. 그렇기때문에 bone remodeling을나타내는생체지표역시타액내의성분으로치주염을파악할수있다. Alkaline phosphatase(alp) 는특히골내에풍부한효소로골의대사시그양이더크게증가한다. 치주질환을가진환자의타액에서정상 군에비하여 ALP 의활성이 5 배이상높게나타났다 Bone

26 remodeling에중요한 receptor activator of NF-κB ligand(rankl) 과 osteoprotegerin(opg) 역시타액내에서치주질환의상태를나타낼수있을것으로보고몇몇연구가진행되었다. RANKL은 osteoclast의분화를유도하며반대로 OPG는 RANKL과결합하여 RANKL을분해시켜 osteoclast의분화를억제한다. 치료를받지않는치주질환환자중에서흡연자집단에서더높은 RANKL과더낮은 OPG의농도를보이는데치료를받아도흡연자집단은비흡연자집단보다높은 RANKL과낮은 OPG를보 인다. 65 하지만다른연구에서는치주염환자의타액에서 RANKL 이 탐지 (detect) 되는경우는일부소수의환자에서만나타나며대부분 의 RANKL 은 OPG 에의해분해된다고보고하였다. 66 이외에 osteoblast 에서분비되는 noncollagenous protein 인 osteocalcin 과 osteonectin 도치주질환환자에서골소실의정도와반비례하여 타액내농도를보인다 구강칸디다증, 구강칸디다증 (oral candidiasis) 는진균감염 (fungal infection) 으로 Candida albicans가병원균으로작용하는질병이다. 이러한진균감염은항암치료, 골수및장기이식으로인한의인성면역저하 (iatrogenic immunosuppression) 이나면역결핍증후군 (immunodeficient syndrome) 에서구강칸디다증이호발된다. 67 구강칸디다증이있는환자에게서대조군에비하여타액내의 lactoferrin, siga, β-defensin1, β-defensin2의양이줄어들 었다. 68 또한구강칸디다증환자의타액분비율과타액내 Candida albicans 를배양했을때얻어지는 colony-foming unit(cfu) 의수는반비례한다 구강건조증 구강건조증 (xerostomia) 는연령이증가할수록유병률이함께 19

27 증가하고 65 세인구의약 30% 는가지고있는흔한질환이다. 약물 로인한구강건조증이가장일반적인데대부분의성인들은타액선 기능이상 (salivary dysfunction) 을유발하는약물을 1 개이상복용 하기때문이다. 70 또한노인인구의 1~4% 의유병률을가지는자가 면역질환 (autoimmune disease) 인쇼그렌증후군 (Sjögren's syndrome) 은거의모든환자가구강건조증이나타나며두경부암치료를위한두경부의방사선조사를받게되어도 100% 가까운환자들에게서구강건조증이나타나게된다. 70,71 구강건조증은다른질환에의해서도야기될수있는데조절되지않는당뇨병, chronic graft-versus-host disease, 유육종증 (sarcoidosis), 아밀로이드증 (amyloidosis), HIV 감염, C형간염등 의원인으로도발생된다. 72 노인들은이러한질병과함께투약과방 사선치료가늘어나타액선의기능이상을야기하기때문에연령이증가함에따라구강건조증과타액선기능저하가늘어나는지설명해준다. 73 타액선기능이상을야기하는가장큰이유는바로약물이다. 타액의분비에영향을주는약물은보고에따라 400~1000개정도로 73, 74 알려져있다. 이뇨제, 고혈압제제, 항정신병제제, 항히스타민 제제, 항우울제제, 항콜린성제제, 항종양제제와기분전환약제 (recreational drug) 인아편제 (opiate), 암페타민 (amphetamine), 바르비투르제제 (barbiturate), 환각제 (hallucinogen), 카나비스 (cannabis) 과알코올등이타액분비율감소와연관된약물이다. 74 항콜린성제제의경우아세틸콜린의 binding을방해하는데이는 1절에서서술했듯이선포세포에서세포신호체계를전달하는것을막기때문에타액의분비량에변화를주게된다. 화학요법 (chemotherapy) 역시타액분비이상을일으킬수있는데대부분치료도중또는치료후일시적으로타액분비가줄어 들게되지만영구적인타액분비변화역시보고되었다. 47 갑상선 암의경우 radioactive iodine(i 131 ) 을치료에사용하게되는데이는 20

28 이하선의타액분비에는영향을주지만악하선에는영향을주지않 는다 구내염구내염은구강점막이나입술등의염증상태를나타내는질환으로앞서설명한구강칸디다증역시구내염에포함되는질환이나진균감염이특징적인것으로나누어분류하였다. 본소절에서는궤양을동반하는재발성아프타성구내염 (recurrent aphthous stomatitis) 과항암치료후합병증으로나타나는구내염을말한다. 구내염이존재하면타액내의알부민 (albumin) 농도가증가하는데이는타액선의선포세포에서만들어진원타액의알부민농도가증가하는것이아니고구내염의점막병소로인해 epithelial barrier의역할이무너져혈장의알부민이전타액속으로유입되는것이다. 그러므로타액내의알부민농도의변화는항암치료시발생할수있는구내염을 monitoring하는데이용할수있다. 75 타액내의 IgG 역시알부민과비슷한경향을보여주지만 75, IgA 는정상대조군과재발성아프타성구내염환자사이에서큰차이를보이지않았다. 76 구내염의궤양이 active stage일때타액내의 prostaglandin E 2 와 epidermal growth factor(egf) 가줄어들고 convalescent stage에서는다시그양이회복되는양상이다. 그러나 EGF의회복속도는 prostaglandin E 2 의회복속도보다느리다 전신질환 구강은비침습적으로도육안을통한시진이가능하여타액의진단액으로서가치가큰편이아니지만전신질환의경우비침습적으로진단액을채집하여질병을진단하는것은큰장점이된다. 최근의 21

29 타액을통한진단연구는주로전신질환을진단하는데집중되어 있다 자가면역질환쇼그렌증후군 (Sjögren's syndrome) 은그원인이명확히밝혀지지않은자가면역외분비계질환이다. 눈물샘과타액선의분비가줄어들어각결막염 (keratoconjunctivitis), 구강건조증이특징적으로나타난다. 쇼그렌증후군은일차성 (primary) 쇼그렌증후군과이차성 (secondary) 쇼그렌증후군으로나뉘는데각결막염과구강건조증의증상만보이면일차성쇼그렌증후군으로, 2개의증상이외에추가적으로결합조직에서의자가면역질환인류마티스관절염 (rheumatoid arthritis), 전신홍반성낭창 (systemic lupus erythematosus), 경피증 (systemic sclerosis), 원발성담즙성간경변 (primary biliary cirrhosis) 등이동반되면이차성쇼그렌증후군으로진단된다. 78 앞서구강질환에서도언급되었지만쇼그렌증후군은구강건조증증상을보이지만구강건조증만으로쇼그렌증후군을진단할수는없다. 그러나타액을통한쇼그렌증후군진단시타액분비의감소를가장쉽게알아낼수있는정보이다. 타액의분비율 (flow rate) 이안정시타액분비율 (resting flow rate; RFR) 이 0.1g/ 분미만, 자극시타액분비율 (stimulated flow rate; SFR) 이 0.5g/ 분 미만이면타액분비율이저조한비정상상태로진단한다. 79 그러나 이러한수치는일반적으로동의되어사용되는임상적인수치는아 니기에임상가들사이에서쇼그렌증후군을진단하는데 sensitivity 와 specificity 의차이를보이게된다. 80 타액의분비율이외에성분의차이도쇼그렌증후군환자에게서 나타난다. 타액내의무기물가운데 Na +, Cl - 의농도는정상대조군 에비하여증가하게되지만 K +, Ca 2+ 의농도는정상과차이를보이 22

30 지않는다. 81 타액내의 lactoferrin이쇼그렌증후군환자에서정상 대조군에비하여증가되고 82 IgA 는타액분비율이줄어듦에따라 타액내농도가증가하게된다. 83 그러나 IgG, IgM, 알부민의농도 는정상대조군과차이가없다는보고도있으나 IgG의농도증가와현저한알부민농도의증가를보고한경우도있다. 83,84 타액내의지방성분도차이를보이는데쇼그렌증후군환자의경우타액내당지질 (glycolipid) 가정상대조군의농도보다 3배, 인지질 (phospholipid) 가 20배더높고중성지방 (neutral lipid) 는큰차이가나타나지않았다. 85 쇼그렌증후군의환자의타액에서는 cystatin C, cystatin S의농도가증가하는데이는일차성쇼그렌증후군, 이차성쇼그렌증후군환자모두에게해당되며 amylase의농도는정상과차이가없었으나타액선에서생성되는 amylase의양은줄어들지만타액분비율의감소로인하여농도는정상으로유지된다. 86 또한쇼그렌증후군환자의타액에서는염증매개물질 (inflammatory mediator) 가증가되는양상을보이는데 interleukin 6의증가와 thromboxane B 2, prostaglandin E 2 의농도역시증가되어나타난다. 87,88 쇼그렌증후군환자는 ribonucleoprotein antigen인 La와 Ro에대한자가항체가특징적으로나타나는데, 이러한자가항체는 RNA polymerase 의조절에관여하는단백질에영향을준다. 89 한연구에 서는 15 명의쇼그렌증후군환자들의타액을 ELISA 로분석한결 과 8 명의환자에게서 anti-ssa/ro 항체가탐지되었고그중 6 명 의환자에게서는 anti-ssb/la 항체역시탐지되었다 낭포성섬유증 낭포성섬유증 (cystic fibrosis) 는어린이와젊은성인층에서나 타나는선천성외분비계질환이며 transmembrane-regulating protein 인 cystic fibrosis transmembrane conductance 23

31 regulator(cftr) 을 coding 하는 7 번염색체의 gene defect 로인 해발생한다. 91 낭포성섬유증은주로땀샘, 폐, 췌장등에서이상 이발생하며점액이과다하게생겨소화효소의전달이나전해질의농도이상등을나타내게된다. 낭포성섬유증환자의타액변화는대표적으로 Ca 2+ 의농도가증가하는것이다. 또한 phosphate 역시농도가증가하여 Ca 2+ 와함께 hydroxyapatite를형성하여타액의혼탁도 (turbidity) 를높 이게된다. 92 이러한점은낭포성섬유증을가진어린이환자에게 서치석의발생이정상어린이에비하여높게나타나는것을설명해준다. 93` 타액내의지방성분에도변화가생기는데낭포성섬유증환자의악하선타액은정상타액보다 66% 정도더많은지질이포함되었다. 중성지방, 당지질, 인지질모두증가된양상을보이는데특히당지질의경우정상대조군에서는 glyceroglucolipid만존재하지만낭포성섬유증환자에서는이와더불어 glycerosphingolipid 도존재한다. 94 이외에낭포성섬유증환자의타액의 epidermal growth factor(egf) 는 unusual form을보이며 prostaglandin E 2 와 prostaglandin F2α의농도가정상대조군의타액내농도보다 4 배정도더높게나타난다는연구결과가있다. 95, 감염성질환 타액으로진단할수있는감염성질환에는대표적으로치아우 식과치주질환, 구강칸디다증이있으나이들은구강질환절에서 언급하였으므로이번절에서는보다전신적인감염성질환에대해 다루도록하겠다. 위궤양과관련된 Helicobacter pylori 은타액으로탐지가가능한 박테리아이다. H. pylori 에감염되면 IgG 의생산이늘어나게되는데 타액내의 IgG 를탐지하여 H. pylori 의감염을진단할수도있고 H. 24

32 pylori의박테리아 DNA가타액내에존재할수있어 polymerase chain reaction(pcr) 으로증폭시켜진단할수있다. 97,98 다른박테리아감염성전신질환으로는 Shigella 박테리아에의한세균성이질 (shigellosis) 이있는데이러한세균성이질에감염된환자의타액내에서 anti-lipopolysaccharide, anti-shiga-toxin 항체로 Shigella-specific IgA가발견되기때문이다. 99 폐렴구균성폐렴 (pneumococcal pneumonia) 도타액내에서 pneumococcal C polysaccharide를 sandwich ELISA로탐지를해서찾아낼수있는데 29명의폐렴환자중 16명에게서항원을탐지하였고 36명의폐렴이없는대조군의타액에서 35명에게음성반응이나타나 55% 의 sensitivity와 97% 의 specificity를보였다. 100 라임병 (Lyme disease) 은나선균인 Borrelia burgdorferi의감염으로인해생기는병으로주로진드기에물려서감염이된다. 타액에서발견되는 Anti-tick saliva antibody(atsa) 는라임병의생체지표로사용될수있다. 101 기생충의감염질환인신경유구낭미충증 (neurocysticercosis) 은 Taenia solium 조충유충이신경계조직에서나타나는것으로특히중추신경계의감염이빈번히나타난다. 타액내에서도 Taenia crassiceps vesicular fluid antigen(tcra) 와 Taenia solium total antigen(tso) 을 ELISA로탐지할수있는데뇌척수액이나혈액에서보다 sensitivity가낮다. 102 박테리아, 기생충감염이외에도바이러스감염질환도타액을통해진단할수있다. 특히 Human immunodeficiency virus(hiv) 는타액을이용하여진단할때높은정확도를가진다. 125명의혈청양성반응 (seropositive) 환자의타액을이용하여진단한결과 100% 의 sensitivity와 specificity를보여 HIV-1 감 염을진단하는데혈액을대신할수있다. 103 HIV 감염환자에게서 는혈청과타액에 anti-p24, anti-gp160 IgA, IgG 가존재하는데 25

33 이러한항체의양은 symptomatic phase 에줄어들게되어타액 내의 HIV 에대한항체의양을 HIV 감염의진행 (progression) 의 예후인자 (prognostic indicator) 로사용할수있다. 104 타액을통 한 HIV 감염을진단하는것은환자에게덜침습적이라는것뿐만아니라혈액채집시, 채집자의감염위험을줄이는장점도있다. 타액에서는 infectious virus가드물어타액을통한전염의위험이낮기때문이다. 80 간염 (hepatitis) 을일으키는바이러스도타액을통한진단을할수있다. Hepatitis A(HAV), hepatitis B(HBV), Hepatitis C(HCV) 모두타액을이용한진단연구가되어있으며모두높은 sensitivity와 specificity를보고하고있다. 105,106 홍역 (measles), 볼거리 (mumps), 풍진 (rubella) 의감역도타액을이용할수있는데이러한질환의대한특정 IgM, IgG 항체를탐지한다. 그중 IgM이 IgG보다더좋은진단능력을보이는데 107, sensitivity와 specificity는홍역에서각각 97%, 100%, 볼거리에서 94%, 94%, 풍진에서 98%, 98% 로매우높게보고되었다. 108 Herpes simplex virus-1(hsv-1) 의 shedding이타액에서일 어나타액으로 HSV-1 의감염을진단할수있다. 109 특히 HSV- 1의 reactivation은벨마비 (Bell s palsy) 의발병과관련이있는데정상대조군에서타액내 shedding HSV-1 바이러스가 19% 에서탐지되지만벨마비환자에서는 50% 가탐지된다. 110 뎅기열 (dengue) 은 Aedes aegypti라는모기에의해전염되는바이러스감염질환이다. 뎅기열은 self-limiting febrile disease 인일차감염과보다심각해져 hemorrhagic fever, 뎅기쇼크증후군 (dengue shock syndrome) 으로이어지는이차감염으로나뉜 다. 111 뎅기열의환자의타액에서 anti-dengue IgM, IgG 를통한 ELISA 로뎅기열을진단할수있는데일차감염, 이차감염모두 92% 의 sensitivity 와 100% 의 specificity 를보였다. 게다가이차 감염에서는타액내의 IgG 농도가증가하여일차감염과이차감염 26

34 을구분할수있다 심혈관계질환심혈관계질환은전세계적으로사망률이매우높은질환으로대동맥류 (aortic aneurysm) 타액내의 amylase level이낮은경우사망률 (mortality) 이증가한다. 113 급성심근경색 (acute myocardial infarction; AMI) 의대표적인혈액의생체지표로심효소 (cardiac enzyme) 가있는데, Myo, creatine kinase-mb(ck-mb), cardiac TnT, TnI 등이이효소에포함된다. 이중 Myo는혈액의농도와비례하여타액내의농도도오르고 non-ami 환자에비하여 AMI 환자에게서더타액내의농도가높게나타난다. 그러나 CK-MB나 TnI는혈액에서는 AMI을진단하는좋은생체지표이지만타액에서는나타나지않는다. 또한 AMI는 inflammatory marker인 C-reactive protein(crp), TNFα의타액내의농도를증가시킨다. 급성관상동맥증후군 (acute coronary syndrome; ACS) 환자에게서대식세포 (macrophage) 가분비하는 MMP-9와호중구 (neutrophil) 에풍부한 myeloperoxidase의타액내농도가증가하게된다 악성종양악성종양은 DNA의손상을받았는데도세포자살 (apoptosis) 로이어지지않고계속분열을하여결국조절되지않는세포주기를가지게된다. 그러므로악성종양은특징적으로종양억제단백질 (tumor suppressor protein) 의이상을보이게되는데 p53이대표적이다. 타액내의 p53을통하여편평세포암종 (squamous cell carcinoma) 을진단할수있다. 두경부의편평세포암종환자 7명중 5명의환자에게서타액내의 p53의특이적인변이를발견할수있 었다. 114 Mutant p53 이과발현 (overexpression) 되면체액성면역 (humoral immunity) 으로 p53 에대한항체가생기는데이항체는 27

35 타액에서도탐지될수있다. 115 다형핵백혈구 (polymorphonuclear leukocyte; PMN) 의 azurophil granule에서발견되는 defensin은 antimicrobial, cytotoxic의특성을가지는 peptide이다. 구강편평세포암종환자의타액에서 defensin-1이정상대조군에비하여증가된양상을보였다. 80 또한악성종양을진단받은환자에게서타액내의 kallikrein의농도가증가하는데, 이는구강암이아니고구강과는멀리떨어진악성종양을가진환자에게서도타액내의 kallikrein의변화가있어악성종양의진단에사용될수있다. 116 난소암을진단하는생체지표로당단백복합체인 cancer antigen 125(CA 125) 는타액내에도존재하는데, 다른양성병소나건강한대조여성에비하여난소암환자에게서더높은농도로존재하였다. 타액의 CA 125를통한난소암진단은혈액을이용한경우보다 sensitivity는낮았으나 specificity는더높게나타났다. 117 Epidermal growth factor(egf) 역시악성종양을진단하는데사용할수있는타액내의성분이다. Active한유방암환자뿐아니라 non-active한유방암환자에게서는건강한정상대조군에비하여타액내의 EGF가더높게나타났는데, 독특하게혈액에서는반대의결과를보였다. 또한유방암이국소적으로재발된경우가장높은 EGF를보였다. 118 암유전자 (oncogene) 에서유래된 c-erbb-2 단백질은 HER- 2/neu라고도알려져있으며유방암진단의생체지표로사용할수있다. 또한 cancer antigen 15-3(CA 15-3) 도역시유방암의생체지표인데 c-erbb-2와 CA 15-3 모두유방암환자의타액내에서농도가증가되어있다. CA 15-3은건강한대조군의타액에서도낮은농도로탐지가되지만 c-erbb-2는대조군의타액에서는 탐지되는않는다. 119 CA 15-3 의타액내의농도는혈액에서의농 도와비례하여나타나기때문에유방암의초기진단으로타액의 28

36 CA 15-3은좋은생체지표로사용될수있다. 120 유방암과관련한타액내의성분중 cathepsin-d, EGF receptor도탐지가되었으나유방암의 status와명확한상관관계가밝혀지지는않았다. 121 타액내의 soluble CD44는두경부암을진단하는데사용될수있 으며두경부암의모든 stage 에서유용하다고보고되었다. 122 또한 타액의단백질뿐아니라유전체를통한악성종양진단도가능한데타액내의 IL8, IL1B, DUSP1, HA3, OAZ1, S100P, SAT의 RNA 를 qpcr을통하여생체지표로사용하면 91% 의 specificity와 91% 의 sensitivity로구강편평상피세포암종을진단할수있다. 123 폐암도타액을이용하여진단하려는연구가되고있는데폐암은초기에특이적인증상이없어초기진단이어려운악성종양이다. 최근연구된보고에따르면타액내의 annexin A1, haptoglobin hp2, zinc α2-glycoprotein, β-actin 등 16개단백질을초기폐암의생체지표로사용할수있으며폐암환자의진단 sensitivity 88.5%, specificity는 92.3% 를보였다 기타질환 타액을이용하여진단할수있는전신질환은신장질환도있 다. 보고된연구는많지않으나타액내의 creatinine 의농도가신 장질환환자에게서증가된경향을보이는데 100% 의 sensitivity, 95.7% 의 specificity 를보였다. 125 말기신질환 (end-stage renal disease; ESRD) 환자의타액은비자극시, 자극시모두분비율이 감소하였으며비자극전타액의경우타액의 ph buffer capacity 의 증가를보였다. 126 정신질환의환자에게서도타액의변화가나타난다. 주요우울장 애 (major depressive disorder; MDD) 환자의경우타액내의 prostaglandin 의농도가증가하며 127, 외상후스트레스장애 (post-traumatic stress disorder; PTSD) 환자도 trauma 에노출 되지않거나 PTSD 진단을받지않은집단에비해높은 evening 29

37 saliva cortisol 농도를보였으나 MDD 를동반한 PTSD 환자에게서 만타액내 cortisol 농도상승이있었고 MDD 가없는 PTSD 환자 는정상적인 cortisol 농도를보였다. 128 또한 조현병 (schizophrenia) 환자는정상대조군에비하여같은양의담배를 피워도니코틴의대사산물인코티닌 (cotinine) 의타액내의농도가 더높게나타났다. 129 또한여성에서타액내의 testosterone 은우 울장애, 범불안장애 (generalized anxiety disorder), 사회공포증 (social phobia), 광장공포증 (agoraphobia) 가있는경우정상보다 낮은농도를보였다

38 제 3 장결 론 제 1 절진단액으로서타액의장점 타액은혈액을대체할진단액으로서가능성을가지고있으나아직실제로임상적으로사용되는것은상당히제한적이다. 이는타액을진단액으로사용하기에아직은부족한점이있기때문인데혈액에서생체지표로사용되는여러물질들이타액에는아예존재하지않거나탐지되기어려울정도로낮은농도로존재하기때문이다. 그러나이러한문제점은타액내물질을분석하는방법과기술이발달함에따라더이상타액을진단액으로사용하는데제한이되지않는다. 오히려타액이진단액으로서혈액보다더우위를갖는장점으로인하여관심이높아지고있다. 간단하고비침습적인채집방법, 훈련된채혈사 (phlebotomist) 가필요없다는점, 바늘공포증 (needle phobia) 환자에게도쉽게채집이가능한점, 채집비용과보관비용이보다저렴하다는점이있는데특히출혈이없이채집을할수있다는점때문에지혈이어려운혈우병또는항응고제 (anticoagulant) 를복용중인환자에게서타액은혈액을대체할좋은진단액이되어준다. 또한출혈이없다는점은혈액을채집할때발생할수있는혈액내의감염원으로인한위험성을최소화시켜환자뿐만아니라의료관련종사자에게도타액은장점을가진진단액이다. 타액을통한진단은특히구강암과감염질환에서높은 sensitivity와 specificity를보여줘진단액자체로서가치도높다. HIV 또는간염바이러스진단을위해현재상용화된제품들은사용하기쉽고진단의결과를빠르게알수있기때문에치과치료와진단을나누지않고치료전에진단할수있어 1회의방문으로환 31

39 자와의사가모두안전한상태에서진료를할수있다. 본연구에서는다루지않았으나타액을이용한진단에는약물로인한타액의변화를분석하여 therapeutic window가좁은약물을안전하게사용하기위한용량조절, 마약또는약물오남용의진단이가능하고내분비계열의질환을타액내의호르몬변화로진단할수도있다. 특히, 스테로이드계열의호르몬이타액내에서유용하게진단할수있는생체지표로사용된다. 질병의질단이외에도타액은 DNA 또는 RNA 등유전체를가지고있어법의학적분석에도사용될수있다. 80,103 제 2 절타액의진단학적발전 진단액이실용화되고신뢰를얻기위해서는높은 specificity와 sensitivity 이외에기준화 (standardization) 와재현성 (reproducibility) 도필요하다. 혈액검사에는각성분의수치의정상범위와병적기준 (cut-off) 이사용되고있으나타액은아직수치화된기준이없다. 타액도이러한진단액의기준을만들기위하여타액내단백질을완전히분석하고데이터베이스화시키려는노력이진행중이다. National Institute of Dental and Craniofacial Research(NIDCR) 와 Scripps Research Institute, University of California-Los Angeles, University of California-San Francisco의연구팀이공동으로 Human Salivary Proteome(HSP) 프로젝트를진행중이다. 임상적으로채집된타액 sample database을기반으로 Management system for proteomics experimental data(ms- PED) 로 database를확장시키고이러한타액의단백질정보를중심화 (centralization) 및통합 (integration) 시켜웹기반데이터저장 (web-based data storage) 으로사용자가웹서버에접속하여타 32

40 액내단백질정보를얻을수있도록하는구조이다. 이를 salivary proteome knowledge base(spkb) 라하며이는타액이더보편적 으로진단액으로사용될수있도록기여할것이다. 47 타액이구강 질환뿐만아니라전신질환을진단할수있는우리신체의전반적 인상태를비추는진단액으로사용됨으로인하여치과의사의전신 적질환에대한접근가능성을높여줄것으로기대된다. 33

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