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태한 어
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1 대한임상검사학회지 : 36 권제 2 호, , 2004 Apolipoprotein E 유전자형과알츠하이머형치매의통계적인고찰 의료법인삼광의료재단 1, 서울보건대학임상병리과 2, 주한미육군 121 종합병원임상병리과 3 정안나 1 이연주 1 최삼규 1 박정오 2 우명수 2 유경래 3 A Study on the Statistical Evaluation of Apolipoprotein E Genotype and Alzheimer's Disease Jung, An Na 1., Lee, Yoen Ju 1., Choi, Sam Kyu 1., Park, Jung Oh 2., Woo, Myoung Soo 2., Yu, Kyong Nae 3 Samkwang Reference Laboratories Seoul, Korea 1 Department of Clinical Laboratory Science, Seoul Health College, Sungnam Korea 2 Department of Clinical Pathology 121st General Hospital USFK, Seoul, Korea 3 Apolipoprotein E is the major lipid-carrier protein in the brain, and several studies provided evidence that apolipoprotein E(ApoE) epsilon4 allele can be considered a genetic risk factor for Alzheimer's disease(ad). Inheritance of the APOE gene has three alleles: ε2, ε3 and ε4. There are six possible genotypes: ε2/ε2, ε3/ε 3, ε4/ε4, ε2/ε3, ε2/ε4, ε3/ε4. AD is characterized by a progressive loss of function and death of nerve cells in several areas of the brain. The ε4 allele is associated with a risk for developing AD. People with the ε4/ε4 genotype have the highest risk, but people with the ε2/ε4 or ε3/ε4 genotypes are also likely to develop the disease. 64.3% of people carry the is ε3/ε3 genotype, 22.1% carry the second ε3/ε4 genotype but, ε2/ε2 genotype is not usually found of people carry the 3.6% is ε4/ε4 genotype in a total of a test group of 140 people. The ratio of ε4/ε4 genotype related directly with AD is less than the ε3/ε3 genotype, but the ε2/ε4 and ε3/ε4 genotype ratio of indirect AD risk is 25.7% in the group of people, regardless. Thus, we have referred to the benefit from the treatment of AD through apoe genotype diagnosis. Key Words : Apolipoprotein E(APOE), Alzheimer's disease(ad) 1)I. 서 론 Apolipoprotein E는 chylomicron, HDL(High Density Lipoprotein), LDL(Low Density Lipoprotein), VLDL(Very Low Density Lipoprotein) 같은혈장의정상구성성분인 lipoprotein의구성단백질을 coding하는 gene으로 19번염 교신저자 : 박정오, ( 우 ) 경기도성남시수정구양지동 212, 서울보건대학임상병리과 Tel : chungoh@shjc.ac.kr 색체에위치하여 (Erkkila 등, 2001), 지방운반물질로서중추및말초신경계의손상후지방대사를조절하는핵심적역할을한다 (Bolyes 등, 1989). 특히 Apo E는중추신경계에서신경의회복과정중콜레스테롤의대사, 발생과정이나손상후의수초 (myelin) 와신경막의성장과유지에도움을주는것으로알려져있다 (Bolyes 등, 1989; Poirier 등 1994). 유전되는 ApoE gene에는 3가지의대립유전자 type인 ε2, ε3, ε4가있으며, 모든사람은각부모로부터 ApoE gene의한개를대립유전자로물려받게되고총 6개의 genotype인 ε2/ε2, ε3/ε3, ε4/ε4, ε2/ε3, ε2/ε4, 110

2 ε3/ε4로분류된다 (Mikko, 2000). 알츠하이머형치매는뇌의여러부분에서신경세포와점진적인기능소실에의해발생되는질환이며 (Mikko, 2000), 대부분의증상은기억상실, 판단력상실, 개인성변화를나타낸다. 알쯔하이머형치매 (Alzheimer's disease, AD) 의진단에여러가지보조적인검사들이제시되고있으며그중하나가 apolipoprotein E 유전자형검사이다 (Corder 등, 1993; Craig 등, 2004; Donohoe, 1999). 지금까지수많은분자병리학적실험결과많은유전자들이 AD의증상과밀접한관련이있다는것을알게되었는데, ε4/ε4 유전자형은 AD로발전하는데가장위험한요소이고, ε2/ε4와 ε3/ε4 유전자형또한 AD로발전될확률이높다. 그러나 ε4 인자가있다고해서반드시 AD로발전되는것은아니지만 AD 환자의 40% 가 ε4 대립인자를갖고있는것으로보아안심할수는없는것이다 (Mikko, 2000). 그러나, ApoE isoform의생물학적대사가 AD 신경병발생에어떻게영향을미치는지그기전은아직완전하게밝혀지지않았으며다만, ApoE의 ε4가항체축적을촉진시키거나 peptide clearance에영향을미친다는것이보고되고있는실정이다 (Itzhaki, 2004; Poirier 등, 1991; Wenham 등, 1991; Zivelin 등, 1997). 따라서 AD의조기진단은혈관성치매 (vescular dementia, 이하 VD) 등다른치매의원인들을감별하는데도움을줄뿐아니라조기에 AD에특이적인약물치료를시행함으로써 AD의진행에효과적인처치가가해질수있다는점에서중요하다. 특히최근에는 AD의자연경과를지연시키거나변화시키는약물에대한개발이활발해짐에따라 (Knopman 등, 1997; Medical News, 1996) AD 환자의조기진단, 조기치료가최근 AD 연구및치료에서매우중요하다. 이에본연구에서는 AD환자의증가와중요도가높아짐에따라 AD와관련된 ApoE 유전자형의유형별분포를검토하여보고자하였다. 2. 방법 검체 (EDTA blood) 에서 genomic DNA 를추출하고 ApoE PCR kit을이용하여특이적으로증폭하고, 전기영동상에서각위치의띠를확인하였다 (Table 1). Table 1. ApoE PCR a Reaction mixture Solution Sample 량 ApoE Mixture 1 및 2 15 ApoE PCR Enzyme 0.5 Total 15.5uL b Reaction condition Temperatures / Times Cycles 95 / 5min 1 94 / 1min 64 / 1min / 1.5min 72 / 5min 1 b. 통계처리 2003년 2월부터 2004년 7월까지의 ApoE 검사결과를 6가지의 ApoE 유전자형별로분류하여실제로 AD로진행될빈도가높고유효한유전자형건수를구분하였다. Table 2. Results of classification on ApoE genotype Type ε2/ε2 ε3/ε3 ε4/ε4 ε2/ε3 ε2/ε4 ε3/ε4 Mixture tube Position (bp) II. 재료및방법 III. 결 과 1. 재료 2003년 2월부터 2004년 7월까지본검사실에의뢰된 140명의 AD환자이거나환자로의심되는검체를대상으로하였다. 140개검체중 ε3/ε3 유전자형은 90건 (64.3%) 이었고, ε 3/ε4 유전자형이 31건 (22.1%), ε2/ε3 유전자형 9건 (6.4%), ε2/ε4 유전자형 5건 (3.6%), ε4/ε4 유전자형 5건 (3.6%), ε2/ ε2 유전자형 0건 (0%) 순이었다 (Table 3, Fig. 2). 111

Fig. 1. Electrophoresis of apoe Genotypes Table 3. The Number of Cases and Ratio on apoe Genotype ApoεType Total(N=140) Ratio(%) ε2/ε2 0 0 ε3/ε3 90 64.3 ε4/ε4 5 3.6 ε2/ε3 9 6.4 ε2/ε4 5 3.

3 Fig. 1. Electrophoresis of apoe Genotypes Table 3. The Number of Cases and Ratio on apoe Genotype ApoεType Total(N=140) Ratio(%) ε2/ε2 0 0 ε3/ε ε4/ε ε2/ε ε2/ε ε3/ε 전체건수중총 AD 유효건수는모두 41건 (29.3%) 으 로비교적높은빈도를나타냈다. 또한, AD 유효건수중 에서도 36건이 ε2/ε4와 ε3/ε4 유전자형으로대부분을차 지하였다 (Table 4). Table 4. The number of efficacy cases and ratio on AD AD Cases Cases Ratio(%) AD possible cases(ε2/ε4, ε3/ε4) AD high possible cases(ε4/ε4) Total AD efficacy cases IV. 고찰 현대의대표적불치병의하나인유전성치매즉, 알츠하이머형치매는뇌의여러부분에서신경세포사와점 진적기능소실에의해나타나는질환이다. 서양에서는 AD 환자의대략 70% 에서최소한하나의 Apo ε4 대립유전자를갖고있다고한다 (Roses AD, 1996). 또한치매환자가특이도가높으므로, Apo E 유전자형검사는 AD에있어서학문적관심의차원이아니라진단적가치가있는검사방법이될가능성이있다 (Roses 등, 1997). 이를이용하여근래에 ApoE 유전자형검사를실시하여제한적이지만 AD로진행될가능성이높은환자에게미리예방을할수있도록의학정보를제공하고있다. 본연구에서대부분건수는 ε3/ε3 유전자형으로 90건 (64.3%) 이었고, ε3/ε4 유전자형이 31건 (22.1%) 으로두번째로많았다. 그다음 ε2/ε3 유전자형 9건 (6.4%), ε2/ε4 유전자형 5건 (3.6%), ε4/ε4 유전자형 5건 (3.6%) 순이다. 그러나 ε2/ε2 유전자형은건수가하나도없었다. AD로발전될확률이가장높은 ε4/ε4 유전자형의건수는총 140건수중 5건으로희귀유전병인만큼차지하는비율이당연히빈도수가낮다고생각할수있겠지만, ε4/ε4 유전자형뿐만아니라 ε2/ε4, ε3/ε4 유전자형도 ε4 인자의영향으로인하여 AD로진행될가능성이있으므로, 전체건수중총 AD 유효건수는모두 41건 (29.3%) 으로비교적높은빈도를나타냈다. 또한, AD 유효건수중에서도 36건이 ε2/ε4와 ε3/ε4 유전자형으로대부분을차지하였다 (Table 4). 위결과가얻어진의뢰된검체 140건은전국에서본검사실에의뢰된것으로, 통계적인분석을하였지만, 의뢰한병원중한병원이 50% 를차지하여다소치우친통 112

4 계분석의가능성도있다. 그러나, 유전자형별분포율을보았을때, 가장보편적인 ApoE 유전자형은 ε3/ε3형유전자로건수가가장많았고다음으로 ε3/ε4 형, ε2/ε3 형의순을나타냄은결과와일치함을보였다. 정상인에서 ε 3 유전자가가장많이나타나고, ε2 유전자는고지혈증과관련이있으며, ε4 유전자가 AD 환자에서가장높게나타남을고려할때전국병원들의보다많은환자를대상으로 ApoE 유전자형통계를낸다면 AD 유효건수는더욱늘어나리라예상된다. V. 결론 본검사실에의뢰된총 140명의검체중 ε3/ε3 유전자형이대부분을차지하고, AD에직접적연관이있는 ε4/ε 4 유전자형은상대적으로그수가적지만, 간접적연관이있으면서 AD의위험도가높은 ε2/ε4와 ε3/ε4 유전자형은전체 6가지 type 중에서 25.7% 로그유효성을배제할수는없다고생각된다. 더불어 Apoε4 유전자를가지고있다고해서 AD에걸릴가능성이반드시존재한다는것은아니며단지정상인보다출현비율이높다는것을의미하므로, 가계적으로소인이있는사람들에게 Apo E 유전자형분석검사는예방의학적인측면에서도움을줄수있는것이다. 이에 Apo E 유전자형분석방법은최신분자생물학적기법인중합효소연쇄반응 (PCR) 을이용한것으로신속하고정확하게 ApoE 유전자형의구분이가능하다. 그러므로 Apo E 유전자형분석은 AD환자에대해 Apo E 유전자의다형성을규명하는것이진단이나치료에도움이되고, 치매의원인규명과조기예방등을위한검사로서아직까지난치성질환으로불리는 AD의가능성을미리파악하여, AD로의진행을예방할수있는기초자료로서유용성이클것으로기대된다. 참고문헌 1. Boyles JK, Zoellner CD, Anderson LJ, Kosik LM, Pitas RE, Weisgraber KH et al. A role for apolipoprotein E, apolipoprotein A-1 and low density lipopretein receptors in cholesterol transport during regeneration and remyelination of rat sciatic nerve. J Clin Lnvest 83: , Corder EH, Saunders AM, Strittmatter WJ, Schmechel DE. Gene dose of Apolipoprotein E type 4 allele and the risk of Alzheimer's disease in late onset familes. Science 13:261(5123): , Craig D, Hart DJ, McCool K, McIlroy SP, Passmore AP. Apolipoprotein E e4 allele influences aggressive behaviour in Alzheimer's disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry 75(9): , Donohoe GG, Salomaki A, Lehtimaki T, Pulkki K, Kairisto V. Rapid identification of Apolipoproteine E genotype by multiplex amplification refractory mutation system. Clin Chem 45(1):43-146, Erkkila AT, Sarkkinen ES, Lindi V, Lehto S, Laakso M, Uusitupa MI. APOE polymorphism and the hypertriglyceridemic effect of dietary sucrose. Am J Clin Nutr 73:746, Itzhaki R. Herpes simplex virus type 1, apolipoprotein E and Alzheimer's disease. Herpes 11 Suppl 2:77A-82A, Knopman DS, Morris JC. An update on primary drug therapies for Alzheimer s disease. Arch Neurol 54: , Mikko H. A molecular genetic study of factors involved in Alzheimer's disease. Series of Reports, Department of Neurology 53:81, Poirier J, Hess M, May PC, Finch CE. Astrocytic apolipoprotein E mrna and GFAP mrna in hippocampus after entorhinal cortex lesioning. Mol Brain Res 11:97-106, Poirier J, Aubert I, Bertrand P. Apolipoprotein E4 and cholinergic dysfuntion in Alzheimer's disease: A role for the amyloid / apoe4 complex?: Giacobini E, Beker RE, eds. Alzheimer s disease : Therapeutic strategies. p72-76, Birkhauser, Boston, Roses Ad. Apolipoprotein E allele as risk factors in Alzheimer's disease. Ann Rev Med 47: , Roses AD, Saunder AM. Apolipoprotein E genotyping as a diagnostic adjunct for Alzheimer's disease. Internat psychogeriatr 9 suppl 1: , Spell C, Kolsch H, Lutjohann D, Kerksiek A, Hentschel F, Damian M, Von Bergmann K, Rao ML, Maier W, Heun R. SREBP-1a Polymorphism 113

5 Influences the Risk of Alzheimer's Disease in Carriers of the ApoE4 Allele. Dement Geriatr Cogn Disord 29(18): , Wenham PR, Newton CR, Price WH. Analysis of Apolipoprotein E genotypes by the amplification refractory mutation system. Clin Chem 37(2): , Zivelin A, Rosenberg N, Peretz H, Amit Y, Kornbrot N, Seligsohn U. Improved method for genotyping Apolipoprotein E polymorphisms by a PCR-based assay simultaneously utilizing two distinct restriction enzymes. Clin Chem 43(9): ,

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A 617 Special Issue Diabetic Retinopathy Won Ki Lee, M.D. Department of Ophthalmology The Catholic University of Korea College of Medicine Kangnam St. Mary s Hospital E mail : wklee@catholic.ac.kr Abstract R