대한임상병리학회지 : 제 20 권제 1 호 2000 Korean J Clin Pathol 2000; 20: 7-12 임상화학 혈장호모시스테인의정상치산정및임상적유용성 홍기숙 정익모 * 이화여자대학교의과대학임상병리과학교실, 내과학교실 * The Evaluation of the Clinical Significance and the Normal Reference Range of the Plasma Homocysteine Ki-Sook Hong, M.D. and Ick-Mo Chung, M.D.* Departments of Clinical Pathology and Internal Medicine,* Ewha Womans University Dongdaemun Hospital, Seoul, Korea Background : The cardiovascular diseases are a major cause of the mortality in Korean. The homocysteine (HCY) was accepted as a risk factor of the cardiovascular disease, recently. We estimate the normal reference range of the plasma HCY according to the age and sex, and evaluate the clinical significance in the cardiovascular disease. Methods : Blood from the 57 healthy people who are 34 women and 23 men (39-72 years old) and 26 patients (25-75 years old) who are diagnosed 8 stable angina, 10 unstable angina, 7 acute myocardial infarction and 1 old myocardial infarction was drawn into EDTA vacutainer tube. The HCY concentration was measured by the automated fluorescence polarizing immunoassay (FPIA, IMx, Abbott, USA). Results : Inter- and intra-assay coefficient of variations (CVs) ranged from 0.7% to 2.8% and from 1.1% to 1.6%, respectively. Low detection limits showed 0.05±0.08 mol/l. The recovery rates were 98.6-99.9%. The mean plasma HCY concentration (M±SD) of the healthy people was 7.9± 2.11 mol/l and was increased with aging (P=0.03). The mean plasma HCY concentration in men was significantly higher than that in women (7.2 vs. 8.8 mol/l, P=0.008). In the coronary artery disease group (CAD), the mean values were 13.1±13.18 mol/l and the median value 8.0 mol/l. After excluding 3SD outliers, the mean values were 9.0±2.83 mol/l (P=0.08 to the healthy group). In CAD, the ratio over the cut-off value of total cholesterol, HDL-cholesterol and triglyceride were 42.3%, 34.6%, and 26.9%, respectively, the ratio above the HCY 15 mol/l was 15.4% which was the same positivity in LDL-cholesterol. Conclusions : The plasma HCY in the normal control group was significantly increased with aging and was shown higher in men than in women. In CAD, the value was also increased more than normal control. Now multicenter study is needed in order to get the normal range of Korean to diagnosis, treatment and management of the cardiovascular disease. (Korean J Clin Pathol 2000; 20: 7-12) Key words : Homocysteine, Fluorescant polarization immunoassay (FPIA), Coronary artery disease 접수 : 1999년 6월 16일접수번호 : KJCP1304 수정본접수 : 1999년 11월 29일교신저자 : 홍기숙우 110-126 서울시종로구종로 6가 70 이대동대문병원임상병리과전화 : 02-760-5094, Fax: 02-760-5008 * 본논문은 1999년도이대동대문병원임상연구비지원에의해이루어졌음. 서론심혈관질환은미국을비롯한서양뿐만아니라한국에서도사망원인중 1위를차지한다. 심혈관질환의새로운위험인자로서 homocysteine (HCY) 이콜레스테롤, 흡연, 비만과함께대두되 7
8 홍기숙 정익모 고있으며혈장내 HCY 농도의증가는심혈관질환의독립적인위험인자로밝혀지고있다 [1-5]. 최근 10년이내에후향적및전향적인임상연구가 HCY와혈관질환에대해전세계적으로나오고있다 [1, 6, 7]. 또한 folate와비타민 B12 등을투여하여 HCY 을감소시켜관동맥질환으로인한사망을감소시킬수있으며 HCY 1 mol/l감소는관상동맥질환의위험률을 10% 감소시킨다고하였다 [8, 9]. 혈장 HCY 농도는나이, 성별, 유전적요인, 지역적요인에따라차이가있으며그외에폐경, 흡연, 영양상태등과도관련이있다 [1, 2, 10]. 혈청이나혈장의 HCY 농도를정확하게측정하는것이혈관질환의병인론에있어서 HCY의역할을밝히는데필수적이다. 이에따라 HCY를일반검사실에서손쉽게측정할수있는방법이필요하게되었다 [1, 11]. 측정법으로는 high performance liquid chromatography (HPLC) 법이개발되어있으나이는측정법이난이하여일반검사실에서적용하기에문제가있다. 최근에항체를이용한면역검사법의발달에따라 fluorescence polarization immunoassay (FPIA) 법이개발되어 HCY농도측정이수월해졌다. 현재한국인에서의 HCY농도에따른연구결과는별로없는실정이므로본연구에서는 FPIA법에의해본원에내원한건강검진자들및관상동맥질환자들에서혈장내의 HCY농도를측정하여우리나라에서의심혈관질환진단및치료에있어서의기본자료로삼고자한다. 를측정하게된다. 정밀도분석에는키트에들어있는세단계농도의대조물질을사용하였다. 검사내정밀도는각농도에서 1회 5개씩측정하였고검사간은각농도에서각각 5일간측정하여평균과표준편차를계산하였다. 최저농도측정은 0 mol/l 농도의검량물질을 5회측정하여 평균 ±2 표준편차 로하였다. 회수율검사는 50 mol/l 의검량물질을이용하여 0 mol/l 검량물질로 1:8까지희석하여각각 2회측정하였다. 유의성검증은 student t-test로하였으며 P값이 0.05 이하를유의한차이로판정하였다. 결과 1. 검사내정밀도저 중 고농도에서의정밀도는각각 2.8%, 1.5%, 0.7% 이었다 (Table 1). 2. 검사간정밀도저 중 고농도에서의정밀도는각각 1.1%, 1.6%, 1.2% 이었다 (Table 1). 재료및방법 3. 최저농도측정 (M±2SD) 은 0.05±0.08 mol/l 이었다. 이대동대문병원에 1998년 10월에서 12월에내원한건강검진자중혈액학적으로빈혈이없고혈액화학검사에서지방검사가정상이고간장및신장기능에이상이없는환자들을대상으로정상대조군으로하고관상동맥질환을주소로내원한환자를대상으로혈장내의 HCY를측정하였다. Cobalamin과 folate의혈중농도는측정하지않았다. 정상대조군의대상인원은 57명 (39세-72세) 이었고질환군은 26명 (25-75세) 이었다. 이들에서는혈청의총콜레스테롤, 트리글리세라이드, HDL-콜레스테롤을효소법으로측정하였고, LDL-콜레스테롤은 Friedwald계산에의해구하였다. 환자들의질환은 stable angina 8명, unstable angina 10명, 급성심근경색증 7명, 구심근경색증 1명이었다. HCY 측정을위해 K3.EDTA vacutainer 튜브에채혈후 2-8 에보관하고한시간이내에 1,000 g에서 10분간원심분리하여혈장을분리후분석전까지냉장고에보관하여당일검사하였다. HCY는 FPIA법 (IMx, Abbott, USA) 으로측정하였다. 본방법은먼저 dithioreitol을이용하여혈장단백과기타물질들에결합되어있는 HCY을환원시켜분리해내고여기에 adenosine을결합시켜 S-adenosylhomocysteine (SAH) 으로변화시킨다. 다음단계로형광물질을결합한 tracer와 SAH에대한단클론항체를반응시키면 SAH와 tracer가단클론항체의결합부위를놓고서로경쟁한다. 반응후편광된형광의광도를측정하여 HCY의농도 4. Dilution linearity를이용한회수율은 98.6-99.8% 이었고평균회수율은 99.1% 이었다 (Table 2). Table 1. The precision of within-run and between-run on the homocysteine Control Within-run Between-run mol/l M±SD CV (%) M±SD CV (%) 5.25-8.75 7.5±0.21 2.8 7.4±0.08 1.1 10.0-15.0 12.6±0.19 1.5 12.4±0.20 1.6 20.0-30.0 24.6±0.18 0.7 24.5±0.29 1.2 Abbreviations: M±SD, mean±standard deviation; CV, coefficient of variation. Table 2. The recovery rates according to dilution factors on the homocysteine Dilution factor Observed mol/l Expected mol/l Recovery % Undiluted 49.9 50 99.8 1:2 24.7 25 98.8 1:4 12.3 12.5 98.6 1:8 6.2 6.3 99.0 99.1±0.53* Abbreviations: see Table 1. *M±SD, mean±standard deviation.
혈장호모시스테인의정상치산정및임상적유용성 9 Table 3. The concentration of the homocysteine according to age and sex in normal control and coronary artery disease group Age* 21-29 0 none 2 12.9±6.08 30-39 2 6.5±0.02 0 none 40-49 28 7.4±2.31 8 7.2±1.18 50-59 12 8.0±1.82 4 8.8±2.0 60-69 14 8.7±1.90 6 10.1±3.08 70-1 9.2 3 9.1±1.98 57 7.9±2.11 23 9.0±2.83 Sex Women 34 7.2±1.67 Men 23 8.8±2.36 Normal control CAD group N M±SD N M±SD mol/l mol/l *less than 50 yrs. vs. over 50 yrs. in normal control group (P=0.03); women vs. men (P=0.008); normal control vs. CAD group (P=0.08): excluding 3SD outlier. Abbreviation: CAD, coronary artery disease. Table 4. The positivity of homocysteine in coronary artery disease group compared with other risk factors Risk factors Cut-off value No. positive (%) TC 200 mg/dl 11/26 (42.3) HDL-C 40 mg/dl 9/26 (34.6) TG 250 mg/dl 7/26 (26.9) LDL-C 130 mg/dl 4/26 (15.4) HCY 15 mol/l 4/26 (15.4) Abbreviations: TC, total cholesterol; HDL-C, high densitylipoprotein choleserol; TG, triglyceride; LDL-C, low density -lipoprotein cholesterol; HCY, homocysteine. 5. 건강대조군의 HCY평균농도 (M±SD) 는 7.9±2.11 mol/l 이었고연령별증가를보였으며중앙값은 7.31 mol/l, 95퍼센타일치는 12.3 mol/l이었다. 연령별로는 50세미만보다 50세이상에서평균치가유의하게높았다 (P =0.03). 성별로는여자 (34명) 7.2±1.67 mol/l, 남자 (23명) 8.8±2.36 mol/l로남자에서유의하게높았다 (P =0.008). 환자군에서의평균치는 13.1 ±13.18 mol/l이며, 중앙값은 8.6 mol/l 이었다. 표준편차 3 배수이상값을배제한후의평균치는 9.0±2.83으로정상대조군의 HCY 농도와유의한차이는없었다 (P =0.08) (Table 3). 6. 관상동맥질환자 26명에서각위험인자들의 cut-off치이상을보인비율은총콜레스테롤 42.3%, HDL-콜레스테롤 34.6%, 트리글리세라이드 26.9% 순위로양성률이감소하였고 HCY는 15.4% 로 LDL- 콜레스테롤과같은양성률을보였다 (Table 4). 고 찰 선천성호모시스틴뇨증환자에서혈장 HCY 의증가를보고한 이래 [12, 13] 관상동맥, 뇌혈관및말초혈관질환자들에서호모시스테인혈증이관찰된다 [1-4, 13-15]. 1975년이후로전향적및후향적사례들이많이있으며고호모시스테인혈증환자의 24% 에서 55세이전에심근경색이발생하여 HCY가관상동맥질환의독립적인위험인자라고하였다 [1, 2, 9, 16, 17]. 또한혈장 HCY농도와 folate 및비타민 B12치와는반비례관계가있으며비타민 B6, B12 및 folate 를식품에첨가함에의해혈관질환과동반된고호모 시스테인증을낮출수있다고하였다 [1]. 유럽의다기관연구보고에의하면 HCY농도의증가가흡연이나고지혈증만큼의관상동맥질환의강한위험인자라고하였다 [6, 18]. Clarke 등 [5] 은뇌혈관질환의 42%, 말초혈관질환의 28%, 관상동맥질환의 30% 가고호모시스테인혈증이라는것을밝혔다. 심근경색질환자의대부분에서는혈청콜레스테롤치가정상을보이고있어서 HCY측정이혈압이나혈청내콜레스테롤보다신뢰계수가더높다고하였다 [1, 9, 19, 20]. 본연구에서는정상대조군 59명중 2명에서 HCY의증가를보였으며이들은종양환자였다. 26명의관상동맥질환환자중위험인자로생각되는물질들의 cut-off치이상을보인양성률은총콜레스테롤이 42.3%, HDL-콜레스테롤이 34.6%, 트리글리세라이드가 26.9% 이었으며 HCY가 15 mol/l 이상인환자는 15.4% 로 LDL-C과같은양성률을보였다. 그증가의정도는정상대조군의 1.14배정도였다. 이는관상동맥, 뇌혈관, 말초동맥질환자의 15-40% 에서 HCY가증가했다는보고 [17] 및증가정도는대조군의혈장농도의 1.2-1.3배였다는결과와일치하며 [21] 사례수가너무적어결론을내리기는어려웠지만의의있는증가를확인할수있었다. 고호모시스테인혈증에작용하는요소들에는연령, 성별, 종족별차이등이있고유전적인자로는 methylene tetrahydrofolate reductase (MTHFR)[1], methione synthase (MS), cystathione - synthase (CBS) 결핍등이있다. 또한이들효소들에작용하는 folate, 비타민 B12 및B6 부족, 신장기능저하, 심장및타장기이식, 갑상선기능저하증등이있으며흡연, 과도의알코올, 운동부족, 과량의커피복용등도원인이되고있다 [1, 3, 9, 19, 22]. 개인내변화, 계절적변화등은적고개인간의차이및검체채취와검사방법의차이가가장문제라고하였다 [23, 24]. HCY 검사를위한검체는전혈의적혈구로부터 HCY의계속적인생산과방출이되고, 이는시간및온도에비례해서증가하므로채혈후즉시얼음에채워 1시간이내에혈장을분리해야한다 [25]. Clarke 등 [19] 에의하면검체분리에 0.5-2시간이지연시 HCY농도는 0.5-1.5 mol/l 증가되어시간당 10% 가증가한다 [24]. 따라서채혈및검체처리의규정을지켜야한다. 본연구에서는 EDTA를이용한혈장을사용하여규정시간및규정온도하에서검체를처리하였다. Willelms 등 [26] 은 acid citrate tube를사용시전혈상태로실온에서 6시간안정하다고하였다. 이에대한연구는앞으로필요할것으로생각된다. 혈장내총HCY의정상치는보고자마다다르지만일반적으로 5-15 mol/l로서 10 mol/l 미만이바람직하다고하였다 [15].
10 홍기숙 정익모 정상치의 95퍼센타일이상에서심근경색의상대적위험도가 3.1 이라는보고가있으며 [7], 중등도정도의고호모시스테인혈증에서도조기심혈관질환의독립적이고가역적인위험인자로서작용할수있다고하였다. 고호모시스테인혈증의분류는경도 15-25 mol/l, 중등도 25-50 mol/l, 고도 50-500 mol/l로분류하며 [12], 고도의호모시스테인혈증은드물지만경도의증가는일반인의 5-7% 에서존재한다. 연령별비교로는나이가증가할수록의의있게증가하며 10년증가할수록, 남자가여자보다약 1 mol/l 높았다 [19]. HCY의정상치측정시반드시고려해야할것은분석방법의차이, 생물학적차이, 비타민섭취등이있다. Ubbink 등 [20] 은 HCY의정상치산정시비타민 B를투여후측정하여 4.9-11.7 mol/l를구하였다. 본연구에서는비타민혈중농도를측정치는않았지만빈혈이없는사람들을대상으로하였다. 정상치 (M±SD) 는여자 (34명) 7.2±1.67 mol/l, 남자 (23 명 ) 8.8±2.36 mol/l (P=0.03) 로남자에서유의하게높았다. 연령별로는 50세미만보다 50세이상에서유의하게높았다. 심혈관질환군 26명의 HCY의평균치는 13.1 mol/l로정상군의 7.9 mol/l에비해높은치를보였다. 표준편차 3배수이상의값을배제한후의평균은 9.0 mol/l로대조군의평균치보다 14% 증가하였다. 이는 Malinow[17] 의결과와일치하였다. 검사실마다의정상참고치는상당히차이가있으며이들차이는검사방법의차이, 검체채취의차이, 정상군의선택등에의한차이이다 [10-12]. 최근연구에의하면 1,100명의노인들에서 29.3% 가고호모시스테인혈증이며이중 67% 는비타민 B12결핍증상을보였으며이런경우 folate와비타민의보충이강조되고있다 [27]. Folate 1-2 mg/day 투여시 HCY농도를정상화시킨다고하였다 [9]. HCY 증가가심혈관질환유발의원인이될수있고적은농도변화에도임상적으로큰변화를초래하며 [26], 또한 HCY를낮출수있는방법에대한연구가이미이루어지고있으므로이에대한대량의선별검사를하려면 HCY를쉽게측정할수있는방법이필요하다. 혈중 HCY 측정법은 1980년대중반이후연구되기시작하여 gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)[28], HPLC with fluorescence detection[14, 23, 29, 30], HPLC with electrochemical detection[25], HPLC with pulsed integrated amperometry[31] 및아미노산분석기등 [12] 이있고여러검사법들사이에비교적좋은일치를보이고있으나 [12] 아직규정화된참고치범위가없는것은검량물질의표준화가되어있지않기때문이다. HPLC나 GC-MS는검사소요시간이길고, 비싸며, 고도의숙련된기술이필요하며소수만이자동화되어있다. 최근에 HCY의면역검사법이개발되어 S-adenosyl-homocysteine에대한 mouse 단클론항체를사용하고있다. 항체를이용한면역검사법은많은검사를할수있고자동화할수있으며 HPLC와는우수한상관관계를보이고있다 [32, 33]. Shipchandler and Moore[32] 는 automated fluorescent polarization immunoassay (Abbott, IMx) 을이용하여검사한결과 HPLC 와 EIA의상관계수는 0.99 이상으로매우우수하며기울기도 1.030-1.493이고, 검사간및검사내정밀도도 8.0% 및 6.4% 로보고하였다. 평균회수율은 97.1-99.9% 라고하였다. Frantzen 등 [33] 은 EIA법이 HPLC법보다 5-10% 낮은값을보인다고하였고이로인해방법사이에호환성이없다고하였다. 본연구에서는 FPIA법 (Abbott, IMx, USA) 을선택했고이는국내에널리있는장비로서어느검사실에서나손쉽게할수있고국내에서도몇개의보고가있다. 이에대한 HPLC와의비교는상관계수가매우우수한것으로알려져있다 [32, 34-36]. 본연구에서의검사내및검사간정밀도는저, 중, 고농도에서 2.8% 이하로만족스러웠다. 최저농도측정 (M±2SD) 은 0.05±0.08 mol/l이었으며회수율은 98.6-99.8% 이었고평균회수율은 99.1% 이었다. 이는만족할만한정밀도및정확도로다른사람들의연구와일치하는결과를보였다 [23, 32]. 앞으로한국인에서의혈장 HCY에대한측정이용이해져심혈관질환의위험인자연구, 비타민 B12 및 folate 부족에대한영양평가, 다른질병과의연관성등에대한많은연구결과가나올것으로기대된다. 요약배경 : 한국인의사망원인 1위인심혈관질환의새로운위험인자로서호모시스테인의연령별, 성별에따른정상치를구하고심혈관질환에서의임상적유용성을검토하고자한다. 방법 : 이대동대문병원에 1998년 10월부터 12월사이에내원한건강검진자 57명 ( 여자 34명, 남자 23명 ; 39-72세 ) 과관상동맥질환자 26명 (25세-75세) 을대상으로하였으며환자들의진단명은 stable angina 8명, unstable angina 10명, 급성심근경색 7명, 구심근경색 1명이었다. EDTA검체를이용한혈장내호모시스테인을형광편광면역검사법 (IMx, Abbott, USA) 으로측정하였다. 결과 : 본검사법의검사내정밀도는 0.7%-2.8%, 검사간정밀도는각각 1.1%-1.6% 이었다. 최저농도측정 (M±2SD) 은 0.05± 0.08 mol/l이었다. 회수율은 98.6-99.8% 이었다. 건강대조군의 HCY평균농도 (M±SD) 는 7.9±2.11 mol/l이었고연령별증가를보였으며 (P=0.03) 여자에서 7.2±1.67 mol/l, 남자에서 8.8 ±2.36 mol/l로남자에서유의하게높았다 (P=0.008). 환자군에서의평균치는 13.1±13.18 mol/l이며, 중앙값은 8.6 mol/l 이었다. 표준편차 3배수이상을제외한평균치는 9.0±2.83 mol/l로정상대조군의 HCY농도와유의한차이는없었다 (P=0.08) 관상동맥질환자 26명에서각검사들에서 cut-off치이상을보인비율은총콜레스테롤 42.3%, HDL-콜레스테롤 34.6%, 트리글리세라이드 26.9% 순위로양성률이감소하였고 HCY는 15.4% 로 LDL-콜레스테롤과같은양성률을보였다. 결론 : 혈장호모시스테인의농도는연령에따라증가하였고여자보다남자에서유의하게높았다. 관상동맥질환군에서정상군
혈장호모시스테인의정상치산정및임상적유용성 11 보다높은경향을보였다. 앞으로한국인에서의정상치산정및심혈관질환에있어서의진단, 치료및환자관리를위해다기관연구가필요하다고생각된다. 참고문헌 1. Jacobsen DW. Homocysteine and vitamins in cardiovascular disease. Clin Chem 1998; 44: 1833-43. 2. Welch GN and Loscalzo J. Homocysteine and atherthrombosis. N Engl J Med 1998; 338: 1042-50. 3. Guba SC, Fink LM, Fonseca V. Hyperhomocysteinemia; an emerging and important risk factor for thromboembolic and cardiovascular disease. Am J Clin Pathol 1996; 105: 709-22. 4. Tsai MY. Laboratory assessment of mild hyperhomocysteinemia as an independent risk factor for occlusive vascular disease. Clin Chem 1996; 42: 492-3. 5. Clarke R, Daly L, Robinson K, Naughten E, Cahalane S, Fowler B, et al. Hyperhomocysteinemia: an independent risk factor for vascular disease. N Engl J Med 1991; 324: 1149-55. 6. Graham IM, Daly LE, Refsum HM, Robinson K, Brattstrom L, Ueland Pm, et al. Plasma homocysteine as a risk factor for vascular disease: the European Concerted Action Project. JAMA 1997; 277: 1775-81. 7. 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