Kelemen P, Naumann M, Vieth M.
Diagn Pathol. 2026 Mar 11;21(1):35. doi: 10.1186/s13000-026-01777-9.
Introduction
만성 위염은 위 점막의 장기간 지속되는 염증 상태로, 위암으로 진행되는 연속 과정에서 중요한 단계에 해당한다 [1]. 개정된 Sydney system에서는 조직학적 평가 시 여러 가지 요소를 고려하는데, 여기에는 호중구 활성 정도, 만성 염증 세포 침윤, 선 위축, 장상피화생, 그리고 Helicobacter pylori의 밀도가 포함된다. 이 중 H. pylori 감염은 가장 흔한 원인(HP 위염)이며, 자가면역성 위염(A-gastritis)과 화학적 위염(C-gastritis)은 상대적으로 드물게 발생한다. 조직 손상이 진행됨에 따라 선 구조가 소실되고 화생성 변화가 나타나며, 이러한 변화는 종양 발생에 유리한 환경을 형성한다 [2]. 이러한 만성 염증 → 위축 → 장상피화생 → 이형성 → 암으로 이어지는 일련의 과정은 Correa cascade로 알려져 있으며, 이는 H. pylori 관련 위암 발생의 중심 경로를 이룬다 [1]. 현재 국제 가이드라인에서는 만성 위축성 위염과 장상피화생을 전암성 상태로 명확히 분류하고 있으며, 위암 고위험군 환자에서는 내시경 감시를 권고하고 있다 [3].
세계보건기구(WHO)는 위 선종을 관상 및/또는 융모 구조를 가지며 이형성 상피로 구성된 용종성 병변으로 분류한다. 고등급 선종은 뚜렷한 핵 이형성과 구조적 불규칙성을 보이는 반면, 저등급 선종은 경도에서 중등도의 이형성을 나타낸다. 이러한 병변은 주로 위 전정부에서 발생하며, 산발적으로 나타나거나 가족성 선종성 용종증과 연관되어 발생할 수 있다. 조직학적으로는 양성이지만, 특히 고등급 이형성이 동반된 경우 단기간 내 선암으로 진행할 수 있다 [4, 5].
위 선암은 여전히 주요한 암 사망 원인이며, 조직학적으로 매우 다양한 양상을 보인다. 임상 및 연구에서는 Lauren 분류와 WHO 분류가 가장 널리 사용된다. Lauren 분류는 장형, 미만형, 그리고 미정형으로 구분하며, WHO 분류는 유두형(papillary), 관상형(tubular), 점액형(mucinous), 그리고 저응집형(poorly cohesive forms, 여기에는 인환세포암이 포함됨)으로 세분화한다. 모든 위 종양을 일관되게 분류하기 위해 WHO 체계는 다양한 드문 조직학적 변이도 포함하고 있다 [3].
Deubiquitinylases (DUBs)와 그 기능 이상은 위 질환 발생의 핵심 요소로 작용한다 [6]. DUBs는 단백질의 ubiquitinylation을 조절하고 E3 ubiquitin ligase의 작용을 역전시키는 역할을 한다. 이를 통해 단백질의 위치, 신호 전달 활성, 그리고 안정성에 영향을 미친다. 이러한 조절 기능은 세포 주기 조절, DNA 복구, 프로그램된 세포 사멸, 면역 반응 등 핵심 경로와 밀접하게 연결되어 있다. 위암을 포함한 여러 암에서 DUB의 과발현 또는 돌연변이가 보고되었으며, 이에 따라 DUB는 향후 치료 표적 및 바이오마커로서 주목받고 있다 [6].
위암에서는 DUB인 USP19의 발현 증가가 caspase 3 감소 및 MMP2/MMP9 증가를 통해 세포 증식과 전이에 연관된 것으로 나타났다 [7]. 반면 USP19는 투명세포 신세포암에서는 세포 증식과 이동을 억제하는 역할을 하며, 그 과발현이 종양 억제 효과를 보인다 [8]. 또한 고등급 장액성 난소암에서는 USP19의 높은 발현이 좋은 예후와 관련되어 보고되어, 상황에 따라 종양 억제 역할을 할 가능성도 제시된다 [9]. USP19를 억제하는 경우 대장암, 유방암, 위암, Ewing 육종 등 다양한 종양에서 강력한 항증식 및 항종양 효과가 나타난다 [10]. 전반적으로 USP19는 조직 특이적인 효과를 가지는 암 관련 DUB로 인식되고 있으며, 위 질환의 다양한 병리 단계에서 USP19 발현 변화를 면역조직화학적으로 분석하는 것이 중요하다.
앞서 언급한 바와 같이 [6], USP19를 포함한 DUBs는 세포 사멸(apoptosis)을 포함한 다양한 세포 기능에 영향을 미친다. 악성 변환에 대한 주요 방어 기전은 caspase에 의해 조절되는 정교한 세포 사멸 프로그램이다. Effector caspase는 비활성 전구체로 합성되며 initiator caspase에 의해 절단되어 활성화된다. 활성화된 후에는 필수 세포 구성 요소를 분해하여 세포 사멸을 유도한다. Caspase 3와 7은 executioner caspase로 작용하며 일부 기능을 공유하지만 서로 다른 역할도 수행한다 [11]. 위 종양에서는 caspase 3 감소와 USP19 증가 사이의 연관성이 보고되었다 [7]. Caspase 3와 구조 및 기능이 유사하지만, caspase 7은 다른 기질을 인식하며 독립적인 역할을 수행한다. 여러 암에서 caspase 7의 돌연변이 및 기능 저하와 관련된 다형성이 발견된 것은 caspase 7이 종양 억제 인자로 작용할 수 있음을 시사한다. 따라서 caspase 7의 기능 상실 또는 감소는 세포 사멸 능력을 저하시켜 종양 발생을 촉진할 수 있다 [12]. 그러나 executioner caspase로서 caspase 7의 중요성에도 불구하고, 위 질환에서의 발현에 대한 면역조직화학적 분석은 아직 충분히 이루어지지 않았다.
본 연구에서는 위 생검 조직을 이용하여 Correa cascade 전반에 걸친 초기 위 질환, 전암성 병변, 그리고 선암에서 USP19의 발현 수준을 분석하였다. 또한 caspase 7의 발현 양상을 Correa cascade 전반에서 평가하여, 초기 위 질환 단계와 종양성 상피 변화의 구분에 도움이 될 수 있는 발현 패턴을 규명하고자 하였다.
Methods
Tissue sampling and data acquisition
독일 바이로이트(Bayreuth)에 위치한 병리학 연구소(Institute of Pathology)의 보관 자료에서 수집된 위 조직 샘플들이 분석되었다. 모든 검체는 4% 포르말린으로 고정된 후, 확립된 프로토콜에 따라 파라핀에 포매되었다 [13]. 분석된 총 296개의 파라핀 포매 샘플에는 병리학적 변화가 없는 위 점막뿐 아니라, A-위염(자가면역성 위염), HP-위염(Helicobacter pylori 위염), C-위염(화학성 위염), 선종, 그리고 선암이 포함되었다.
모든 위염 증례는 내시경 생검 조직이었다. 선종군에서는 10개의 검체가 절제 조직이었고 34개는 생검 조직이었다. 선암군에서는 3개의 검체가 절제 조직이었고 40개는 생검 조직이었다. 선암은 모두 과거 또는 현재 HP-위염 병력이 있는 환자에서 채취된 것이었다.
각각의 전정부(antrum)와 체부(corpus) 부위에서는 두 개씩 생검이 이루어졌으며, 화학성 반응성 위염이나 자가면역성 위염과 같이 특정 부위(전정부 또는 체부)에 국한되는 질환이 존재하기 때문에 서로 다른 환자들로부터 채취되었다. 따라서 자가면역성 위염은 체부 생검에 기반한 별도의 분석으로 제시되었다. 개별 환자는 위염 상태에 따라 각 군으로 분류되었다.
모든 위염 증례는 개정된 Sydney system에 따라 등급화 및 진단되었다. Helicobacter pylori 감염 여부는 임상적으로 신속 요소분해효소 검사(rapid urease test)와 조직학적 Warthin–Starry silver 염색을 통해 평가되었다.
병리학 연구소의 두 명의 병리의가 hematoxylin and eosin (HE) 염색이 시행된 각 절편을 독립적으로 검토하였다. 샘플은 2012년부터 2025년 사이에 진단 또는 치료 목적으로 시행된 일상 임상 절차에서 무작위로 선택되었다.
Immunohistochemistry
마이크로톰(Leica microtome; Leica Mikrosysteme Vertrieb GmbH, Wetzlar, Germany)을 사용하여 포르말린 고정 및 파라핀 포매 조직을 4 μm 두께로 절단하고 면역조직화학 분석을 위해 준비하였다. 면역조직화학 염색은 단백질 발현의 강도와 세포 내 위치를 평가하기 위해 전체 조직 절편에서 수행되었다. 각 샘플의 일부 절편은 표준 진단 프로토콜에 따라 hematoxylin and eosin (HE) 염색이 시행되었으며, 다른 절편들은 USP19와 cleaved caspase 7의 면역조직화학적 검출에 사용되었다.
탈파라핀화 이후, 염색은 완전 자동화된 LEICA Bond III system (Leica Mikrosysteme Vertrieb GmbH, Wetzlar, Germany)을 이용하여 수행되었으며, USP19에 대한 단클론 항체(ab93159, 희석비 1:70)와 cleaved caspase 7에 대한 단클론 항체(ab255818, 희석비 1:1000)를 사용하였다. 항원 회복은 EDTA를 이용하여 20분 동안 수행되었다. 사용된 항체는 Abcam (Discovery Drive, Cambridge Biomedical Campus, Cambridge, UK)에서 제공되었으며, 제조사의 기술 문서에 따라 검증되었다.
양성 대조군으로는 제조사의 권고에 따라 USP19의 경우 사람 유방 조직, caspase 7의 경우 대장 조직이 사용되었다. 음성 대조군은 비특이적 결합을 배제하기 위해 1차 항체를 생략하여 준비하였다. 전체 슬라이드 이미징은 Hamamatsu NanoZoomer S360 (Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH, Herrsching, Germany)을 사용하여 수행되었으며, 20배 대물렌즈(NA 0.75)를 이용하여 0.23 μm/pixel의 스캔 해상도를 확보하였다.
Evaluation of tissue samples
면역조직화학 염색이 시행된 조직 절편은 두 명의 병리의에 의해 독립적으로 평가되었다. 모든 평가는 위염 상태에 대한 정보 없이, 그리고 H&E 일반 염색 결과에 접근하지 않은 상태에서 맹검(blind)으로 수행되었다. 선임 병리의는 전체 샘플 중 10%를 무작위로 추출하여 재평가하였으며, 두 평가 간 일치도는 100%였다.
디지털 이미지는 NDP.view2 (Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH, Herrsching, Germany) 소프트웨어를 사용하여 분석되었다. 모든 샘플에서 면역반응성을 측정하기 위해 Remmele와 Stegner가 개발한 immunoreactive score (IRS)를 사용하였다 [14].
IRS는 염색 강도와 양성 세포의 비율을 결합한 반정량적 평가 방법으로, 총 12점 척도로 구성된다. 염색 강도는 3점 척도(1=약함, 2=중등도, 3=강함)로 평가하였고, 양성 세포의 비율은 4점 척도(1=<10%, 2=10–50%, 3=51–80%, 4=>80%)로 평가하였다(아래 참조).
최종 IRS는 두 점수를 곱하여 계산되며, 1에서 12까지의 범위를 갖는다. 이에 따라 샘플은 세 그룹으로 분류되었다: 약한 양성(IRS 2–3), 중등도 양성(IRS 4–8), 강한 양성(IRS 9–12). IRS 값은 0과 1 사이에는 존재하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 Table 1과 Table 2에 IRS 2–3(약함), 4–8(중등도), 9–12(강함)에 해당하는 빈도만을 포함하였다. 평균 강도값은 사용하지 않았다. 이러한 점수 체계는 각 군 간 면역반응성을 표준화된 방식으로 측정하고 비교할 수 있게 한다.
Table 1과 Table 2는 관찰된 개수와 백분율만을 제시하며, 표에 포함된 데이터에 대해서는 통계적 검정을 시행하지 않았다. 값은 백분율로 제시되었다. 해당되는 경우, 슬래시(/) 뒤의 숫자는 해당 범주 내에서 장상피화생이 동반된 하위 사례의 수를 의미한다. 장상피화생은 평가 영역에서 goblet cell의 존재로 정의되었으며, 해당 숫자는 그 범주 내에서의 하위 사례 수를 나타낸다 [15].
선 위축(glandular atrophy)과 장상피화생은 개정된 Sydney system에 따라 등급화되었으며, OLGA staging system 및 OLGIM staging system 단계는 최신 권고에 따라 부여되었다. 위염의 원인(A-위염 및 HP-위염)에 따른 OLGA 및 OLGIM 단계의 분포는 Supplementary Table S1과 S2에 요약되어 있으며, 본 코호트에서의 위축 및 장상피화생의 중증도 범위를 보여준다.
Statistical analysis
모든 독립적인 비모수 자료는 RStudio (v 2025.09.2+418, R Foundation for Statistical Computing)을 사용하여 분석되었다. 각 군(A-위염, HP-위염, C-위염, 선종, 선암)은 비병리 조직과 직접 비교되었으며, 각 마커당 총 5개의 비교가 수행되었다(Table S3).
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표 S3는 각 진단군별로 정상 기준군과 해당 질환군의 표본 수, 두 집단 간 Hodges–Lehmann 위치 차이 추정(정상군 − 질환군), 비모수 부트스트랩 재표본추출로 계산한 95% 신뢰구간, 그리고 Wilcoxon 순위합 검정에서 도출된 p값에 대해 Benjamini–Hochberg 보정을 적용한 값을 제시한다. Hodges–Lehmann 값이 음수인 경우는 질환군에서 정상 점막보다 IRS 값이 더 높음을 의미하며, 양수인 경우는 정상 조직에서 IRS 값이 더 높음을 의미한다.
각 마커에 대해 세포질 및 핵 염색은 사전에 평가되었다. USP19의 경우 핵 IRS는 평가가 어려워 세포질 IRS만 분석에 포함하였다. 반면 caspase 7의 경우 세포질 IRS의 차이가 뚜렷하지 않아 핵 IRS만 분석에 포함하였다. 통계 분석을 위해 각 진단 범주 내에서 전정부와 체부 샘플을 통합하여 분석하였다.
군 간 차이는 독립 표본에 대해 양측 검정을 이용한 Wilcoxon rank-sum test (Mann–Whitney U 검정; R 함수 wilcox.test)를 사용하여 평가하였다. 다중 비교에 따른 오류를 보정하기 위해 각 마커 내에서 Benjamini–Hochberg 방법을 적용하여 false discovery rate를 제어하였으며, BH 보정된 p-value만을 보고하고 해석하였다 [16].
보정된 p-value 외에도, 각 비교에 대해 두 집단 간 Hodges–Lehmann shift(정상군 대비 질환군)를 효과 크기 추정치로 제시하였으며, 95% 신뢰구간은 각 군 내에서 비모수적 bootstrap 재표집(5,000회; percentile 방법)을 통해 산출하였다. 수천 회의 bootstrap 반복은 신뢰구간 추정에 있어 표준적인 방법이며, bootstrap 문헌에서는 수천 회 수준(예: B ≈ 2000)의 반복이 권장되며, 반복 횟수가 증가할수록 구간 추정의 Monte Carlo 오차가 감소함이 논의되어 있다 [17].
또한 모든 비교(비병리 점막 대비)에 대한 Hodges–Lehmann 효과 추정치와 95% 신뢰구간, 그리고 BH 보정 p-value는 Table S3에 제시되어 있다.
p 값이 0.05 미만인 경우 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다. 모든 그림에서는 보정된 p-value를 다음과 같이 표시하였다: 단일 별표(*)는 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)를 의미하며, 이중 별표(**)는 매우 유의한 차이(p<0.01)를 의미한다.
Results
Overexpression of USP19 in HP-gastritis and neoplastic lesions
세포질 USP19 발현에 대한 면역조직화학 염색은 비병리 및 병리적 위 조직 전반에서 분석되었다. 점막 고유층(lamina propria)에 존재하는 산재된 림프구와 형질세포는 약한 USP19 양성을 보였다. 표층의 foveolar 상피와 심부 선상 상피 사이, 그리고 위 전정부와 체부 사이에서 염색 강도의 유의한 차이는 관찰되지 않았다(Fig. 1, 2). 그러나 원인은 불명확하나 일부 벽세포(parietal cell)에서 비특이적 염색이 관찰되었다.
Fig. 1 Immunohistochemical staining of USP19 in non-pathological and pathological gastric antrum tissue. Paraffin-embedded tissue sections were stained as described in methods. Representative images and magnifications are shown: (A) Moderate staining intensity in non-pathological gastric epithelium. (B) Stronger staining in HP-gastritis. (C) Weak staining intensity in C-gastritis. (D) Strong staining intensity in adenoma. (E) More prominently in adenocarcinoma. Scale bar: 100 µm
Fig. 2 Immunohistochemical staining of USP19 in non-pathological and pathological gastric corpus tissue. Paraffin-embedded tissue sections were stained as described in methods. Representative images and magnifications are shown: (A) Moderate staining intensity in non-pathological gastric epithelium, (B) as well as in A-gastritis. (C) Stronger staining intensity in HP-gastritis. (D) Strong and diffuse staining intensity in adenoma and (E) more prominently in adenocarcinoma. Scale bar: 100 µm
위 상피에서 세포질 USP19의 면역조직화학적 염색 강도는 비병리 조직 및 다양한 병리적 위 조직에서 검체 수와 백분율로 제시되었다(Table 1).
비병리 조직에서는 USP19 염색이 주로 중등도 IRS 범주(IRS 4–8)에 해당하였으며, 이를 본 코호트에서 상피 USP19 발현의 기준 범위로 간주하였다. 강한 IRS 점수(IRS 9–12)는 과발현으로 간주하였다. 비병리 샘플을 위치별로 분석했을 때, 강한 발현 비율이 전정부에서 더 높은 경향을 보였으나, 이는 정상 전정부 하위군의 표본 수가 적기(n=7) 때문에 신중하게 해석해야 한다. 따라서 이는 일관된 부위 특이적 차이라기보다는 변동성으로 해석된다.
진단군 간 세포질 USP19 발현은 사전에 정의된 IRS 범주(약함, 중등도, 강함)에 따른 사례 비율로 제시되었다(Fig. 3). 비병리 점막과 A-위염에서는 USP19 염색이 주로 중등도(정상 67.3%, A-위염 69.2%)였으며, 강한 발현 비율은 상대적으로 낮았다(정상 26.9%, A-위염 26.9%) (Fig. 3). 개별 사례 수준의 IRS 분포와 비병리 점막과의 통계적 비교 결과에서도 A-위염에서 USP19 발현은 정상 점막과 유사한 양상을 보였다(p=0.364, Fig. 3).
Fig. 3 IRS of cytoplasmic USP19 expression in different gastric pathologies. Comparison of the percentage of cases across different gastric pathologies (including p-values). Each horizontal bar represents all cases within one entity. Bars are segmented according to staining intensity. Percentages shown inside the bar indicate the fraction of specimens in the corresponding category (values <3 % are omitted for legibility)
반면 HP-위염에서는 USP19 발현이 증가하는 방향으로 뚜렷한 변화를 보였으며, 절반 이상(52.8%)이 강한 발현으로 분류되었다. 종양성 병변에서는 이러한 경향이 더욱 두드러져, 선종에서는 72.7%, 선암에서는 58.1%가 강한 발현을 보였다. 선암의 경우 표본이 산발적으로 존재하여 종양 등급별 하위 분석을 수행하기에는 표본 수가 부족하여 통계적 유의성을 확보하기 어려웠다.
반대로 C-위염에서는 강한 발현 비율이 상대적으로 낮은(12%) 반대 경향을 보였다(Fig. 3). Fig. 3에는 모든 개별 사례 수준의 IRS 분포와 비병리 점막과의 통계적 비교 결과가 함께 제시되어 있다.
Caspase 7 increases in HP-and A-gastritis, but declines in neoplastic lesions
핵 내 caspase 7 염색은 USP19와는 구별되는 질병 단계별 발현 양상을 보였다. 세포질 caspase 7 염색도 관찰되었으나, 그 차이가 뚜렷하지 않아 분석에는 포함되지 않았다. USP19와 유사하게, 산재된 림프구와 형질세포에서는 약한 양성이 관찰되었다(Fig. 4, 5).
Fig. 4 Immunohistochemical staining of caspase 7 in non-pathological and pathological gastric antrum tissue. (A) Moderate staining intensity in nonpathological gastric epithelium, (B) and stronger staining in inflammation in HP-gastritis. (C) Moderate staining intensity in C-gastritis. (D) Weak staining intensity in adenoma and (E) adenocarcinoma. Scale bar: 100 µm
Fig. 5 Immunohistochemical staining of caspase 7 in non-pathological and pathological gastric corpus tissue. (A) Moderate to strong staining intensity in non-pathological gastric epithelium, (B) as well as in A-gastritis. (C) Moderate to strong staining intensity in HP-gastritis. (D) Weak staining intensity in adenoma and (E) adenocarcinoma. Scale bar: 100 μm
위 상피에서의 핵 내 caspase 7 면역조직화학 염색 강도는 비병리 및 다양한 병리적 위 조직에서 검체 수와 백분율로 제시되었다(Table 2).
진단군 간 핵 내 caspase 7 면역반응성은 사전에 정의된 IRS 범주(약함, 중등도, 강함)에 따른 비율로 제시되었다(Fig. 6). 비병리 점막에서는 염색이 주로 중등도(79.2%)였으며, 강한 발현은 소수(8.3%)에 불과하였다. 염증성 상태에서는 A-위염에서 caspase 7 발현이 증가하는 방향으로 뚜렷한 변화를 보여 강한 발현 비율이 높았고(42%), HP-위염에서도 유사한 증가 양상(39.6%)이 관찰되었다. 반면 C-위염에서는 발현 증가로의 뚜렷한 변화는 보이지 않았다(25%).
Fig. 6 IRS of caspase 7 in different gastric pathologies. Comparison of the percentage of cases across different gastric pathologies (including p-values). Each horizontal bar represents all cases within one entity. Bars are segmented according to staining intensity. Percentages shown inside the bar indicate the fraction of specimens in the corresponding category (values <3% are omitted for legibility)
이에 비해 종양성 병변에서는 caspase 7 발현이 현저히 감소하는 양상을 보였으며, 선종에서는 약함과 중등도 염색이 대부분을 차지하였고(47.7%, 43.2%), 선암에서는 강한 발현을 보이는 경우는 없었다(약함 31%, 중등도 69%).
Discussion
본 코호트에서 HP-위염은 USP19와 caspase 7이 동시에 상향 조절되는 특징을 보였다. 만성 활동성 HP-위염에서는 상피하에 띠 모양으로 분포하는 호중구 과립구 침윤이 관찰되며, 이는 선 사이에 소수의 과립구가 존재하는 경우부터 상피로의 백혈구 이동(leucopedesis), 그리고 농양 형성에 이르기까지 다양하게 나타난다. 이러한 변화는 형질세포와 림프구와 같은 만성 염증세포의 다양한 정도의 침윤과 함께 나타난다. 일부 증례에서는 기저 림프구 집합의 유무와 관계없이 위축 및 장상피화생이 관찰될 수 있다. 이러한 소견들은 개정된 Sydney system에 따라 등급화된다 [18]. 만성 활동성 위염의 개념에 부합하게, 본 코호트에서는 HP-위염과 연관하여 USP19와 caspase 7의 상향 조절이 관찰되었다. 그러나 본 연구에서는 염증 활성도, 위축, 장상피화생에 대해 정량적 등급화 및 표 분석은 시행하지 않았다.
감염에 의해 유발된 위염은 숙주 관련 또는 화학적/반응성 원인에 의한 위염과 구별되며, 이러한 병태는 위의 구획화(oxyntic corpus/fundus 대 점액 분비성 전정부)에 따라 나타난다는 점을 보여준다. A-위염은 전형적으로 oxyntic 우세 양상을 보이며, 체부에 국한된 위축과 장상피화생, 그리고 특징적인 enterochromaffin-like (ECL) 세포 과형성을 동반한다. 본 연구의 A-위염 사례에서는 caspase 7이 증가한 반면, USP19는 정상 점막과 유사한 수준을 유지하였다. 반대로 화학적/반응성 손상은 ‘reactive gastropathy’ 형태로 나타날 수 있으며, 이는 염증이 거의 없는 상태에서 점막 이상을 보이는 것으로, 흔히 foveolar 과형성과 점막 고유층 내 평활근 다발이 관찰된다 [19]. 이는 본 연구에서 C-위염에서 USP19 감소와 caspase 7의 경미하고 통계적으로 유의하지 않은 증가가 관찰된 결과와 일치한다.
특히 다양한 연구에서 DUB인 USP19가 종양 발생과 암의 전이를 조절하는 데 관여하는 것으로 제시되고 있다 [10]. 이러한 맥락에서 USP19의 세포 내 작용 기전에 대해 여러 연구가 보고되었다. 유방암에서는 USP19가 Wnt 공동수용체인 저밀도 지단백 수용체 관련 단백질 6(LRP6)을 안정화시켜 세포 이동과 침윤을 촉진하며, 불량한 생존율과 연관된다 [20]. 간세포암에서는 USP19 과발현이 Hippo 경로의 효과기인 Yes-associated protein 1 (YAP1)을 안정화시켜 종양 성장과 이동을 촉진하고 불량한 예후와 관련된다 [21]. 또한 대장암에서는 USP19가 malate dehydrogenase 1 (ME1) 축을 통해 지방 생성(lipogenesis)을 증가시켜 종양 성장을 촉진하는 것으로 보고되었다 [22]. 또 다른 연구에서는 USP19가 Programmed Death-Ligand 1 (PD-L1)을 안정화시켜 T 세포 매개 항종양 면역을 감소시키는 것으로 보고되었다 [23].
위암에서는 USP19 과발현이 Matrix Metalloproteinases 2와 9(MMP2/MMP9)의 상향 조절 및 종양 형성과 연관된 것으로 보고되었다 [7]. 본 연구는 Dong 등 [7]의 연구를 확장하여 A-, C-, HP-위염과 같은 초기 단계부터 Correa cascade 전반을 분석에 포함함으로써, USP19 활성화가 만성 위염 및 선종 단계에서도 이미 발생함을 보여주었다. 또한 본 중앙유럽 코호트에서는 USP19의 세포질 및 핵 발현이 모두 관찰되어, 위 병리에서 보다 광범위한 기능적 역할을 시사한다. 더불어 caspase 7 발현을 함께 분석함으로써 질병 진행 과정에서 apoptosis 표지자인 caspase 7의 감소가 관찰되었으며, 이는 생존 신호(pro-survival signaling)로의 전환을 반영한다.
상피성 종양 이외에서도, 미만성 거대 B세포 림프종(diffuse large B-cell lymphoma)에서 USP19는 종양 유발 단백질인 Parkinson protein 7 (PARK7)을 안정화시켜 종양 성장을 촉진하는 것으로 나타났다. USP19 감소는 세포 증식, 부착 비의존적 성장, 그리고 이종이식 종양 형성을 감소시킨 반면, USP19 과발현은 이러한 악성 특성을 증가시켰다 [24].
종합적으로, 본 연구는 USP19 과발현이 위 병리의 진행과 상관관계를 가지며, 특히 위 선암에서 가장 뚜렷하게 나타남을 보여준다. 또한 본 코호트에서는 선종 및 선암 환자에서 높은 USP19 발현이 caspase 7 발현 감소와 상반된(diametrically associated) 관계를 보였다. 비록 본 연구에서 추가적인 apoptosis 표지자(예: caspase 3)나 증식 표지자(예: Ki-67)는 평가하지 않았지만, 이러한 결과는 진행된 암 단계에서 진단적 의미를 가질 수 있다.
Conclusion
HP-위염은 USP19와 caspase 7이 동시에 상향 조절되는 특징을 보였다. 이러한 양상은 재생 및 염증 상태를 반영하는 것으로 보이며, 이는 세포 사멸(apoptosis)의 활성화와 공존하는 상태를 의미한다. 반면, 선종과 선암에서는 USP19와 caspase 7이 서로 반대되는 발현 양상을 보였다. 진단적 관점에서, USP19의 높은 발현과 caspase 7의 유의하게 감소된 발현은 초기 및 후기 종양성 변화 과정에서의 염증 상태와 항-세포사멸 신호를 시사한다.
<Abstract>
Background: Ubiquitin-specific protease 19 (USP19) is a deubiquitinylase (DUB) that is part of the USP family, the largest group of DUBs in humans. Growing evidence has indicated that USP19 is involved in tumor progression and serves as a new prognostic marker for various malignant disorders. Interestingly, USP19 has been shown to have both promoting and inhibiting effects on the onset and development of different neoplasms, depending on the specific tissue type. DUBs including USP19 affect a variety of cell functions including apoptotic cell death. Herein, caspase 7 acts as a key executioner in apoptosis, and its expression levels serve as a prognostic and diagnostic marker in various cancers. This study analysed the expression of USP19 and caspase 7 in gastric pathology along the progression of stomach cells to gastric adenocarcinoma (Correa cascade).
Methods: We analysed the expression and subcellular localization of USP19 and caspase 7 by immunohistochemistry (IHC) in 296 paraffin-embedded human gastric tissue samples. The cohort included various gastric conditions such as autoimmune gastritis (A-gastritis), Helicobacter pylori gastritis (HP-gastritis), chemical gastropathy (C-gastritis), adenoma, and adenocarcinoma, using gastric mucosa without pathological changes as a reference point.
Results: We observed a significant upregulation of USP19 expression in HP-gastritis, adenoma and adenocarcinoma. In contrast, caspase 7 was significantly upregulated in A-gastritis and HP-gastritis and significantly downregulated in both adenoma and adenocarcinoma.
Conclusions: USP19 and caspase 7 showed distinct expression patterns across different gastric pathologies. Both USP19 and caspase 7 overexpression maybe associated with inflammation, while USP19 overexpression and no caspase 7 expression could indicate neoplastic transformation. This inverse expression may help distinguish early and late neoplastic epithelial changes in chronic gastritis.
Supplementary Information: The online version contains supplementary material available at 10.1186/s13000-026-01777-9.
Keywords: Deubiquitinylase; Gastric carcinogenesis; Gastric mucosa; HP-gastritis.
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Introduction
만성 위염은 위 점막의 장기간 지속되는 염증 상태로, 위암으로 진행되는 연속 과정에서 중요한 단계에 해당한다 [1]. 개정된 Sydney system에서는 조직학적 평가 시 여러 가지 요소를 고려하는데, 여기에는 호중구 활성 정도, 만성 염증 세포 침윤, 선 위축, 장상피화생, 그리고 Helicobacter pylori의 밀도가 포함된다. 이 중 H. pylori 감염은 가장 흔한 원인(HP 위염)이며, 자가면역성 위염(A-gastritis)과 화학적 위염(C-gastritis)은 상대적으로 드물게 발생한다. 조직 손상이 진행됨에 따라 선 구조가 소실되고 화생성 변화가 나타나며, 이러한 변화는 종양 발생에 유리한 환경을 형성한다 [2]. 이러한 만성 염증 → 위축 → 장상피화생 → 이형성 → 암으로 이어지는 일련의 과정은 Correa cascade로 알려져 있으며, 이는 H. pylori 관련 위암 발생의 중심 경로를 이룬다 [1]. 현재 국제 가이드라인에서는 만성 위축성 위염과 장상피화생을 전암성 상태로 명확히 분류하고 있으며, 위암 고위험군 환자에서는 내시경 감시를 권고하고 있다 [3].
세계보건기구(WHO)는 위 선종을 관상 및/또는 융모 구조를 가지며 이형성 상피로 구성된 용종성 병변으로 분류한다. 고등급 선종은 뚜렷한 핵 이형성과 구조적 불규칙성을 보이는 반면, 저등급 선종은 경도에서 중등도의 이형성을 나타낸다. 이러한 병변은 주로 위 전정부에서 발생하며, 산발적으로 나타나거나 가족성 선종성 용종증과 연관되어 발생할 수 있다. 조직학적으로는 양성이지만, 특히 고등급 이형성이 동반된 경우 단기간 내 선암으로 진행할 수 있다 [4, 5].
위 선암은 여전히 주요한 암 사망 원인이며, 조직학적으로 매우 다양한 양상을 보인다. 임상 및 연구에서는 Lauren 분류와 WHO 분류가 가장 널리 사용된다. Lauren 분류는 장형, 미만형, 그리고 미정형으로 구분하며, WHO 분류는 유두형(papillary), 관상형(tubular), 점액형(mucinous), 그리고 저응집형(poorly cohesive forms, 여기에는 인환세포암이 포함됨)으로 세분화한다. 모든 위 종양을 일관되게 분류하기 위해 WHO 체계는 다양한 드문 조직학적 변이도 포함하고 있다 [3].
Deubiquitinylases (DUBs)와 그 기능 이상은 위 질환 발생의 핵심 요소로 작용한다 [6]. DUBs는 단백질의 ubiquitinylation을 조절하고 E3 ubiquitin ligase의 작용을 역전시키는 역할을 한다. 이를 통해 단백질의 위치, 신호 전달 활성, 그리고 안정성에 영향을 미친다. 이러한 조절 기능은 세포 주기 조절, DNA 복구, 프로그램된 세포 사멸, 면역 반응 등 핵심 경로와 밀접하게 연결되어 있다. 위암을 포함한 여러 암에서 DUB의 과발현 또는 돌연변이가 보고되었으며, 이에 따라 DUB는 향후 치료 표적 및 바이오마커로서 주목받고 있다 [6].
위암에서는 DUB인 USP19의 발현 증가가 caspase 3 감소 및 MMP2/MMP9 증가를 통해 세포 증식과 전이에 연관된 것으로 나타났다 [7]. 반면 USP19는 투명세포 신세포암에서는 세포 증식과 이동을 억제하는 역할을 하며, 그 과발현이 종양 억제 효과를 보인다 [8]. 또한 고등급 장액성 난소암에서는 USP19의 높은 발현이 좋은 예후와 관련되어 보고되어, 상황에 따라 종양 억제 역할을 할 가능성도 제시된다 [9]. USP19를 억제하는 경우 대장암, 유방암, 위암, Ewing 육종 등 다양한 종양에서 강력한 항증식 및 항종양 효과가 나타난다 [10]. 전반적으로 USP19는 조직 특이적인 효과를 가지는 암 관련 DUB로 인식되고 있으며, 위 질환의 다양한 병리 단계에서 USP19 발현 변화를 면역조직화학적으로 분석하는 것이 중요하다.
앞서 언급한 바와 같이 [6], USP19를 포함한 DUBs는 세포 사멸(apoptosis)을 포함한 다양한 세포 기능에 영향을 미친다. 악성 변환에 대한 주요 방어 기전은 caspase에 의해 조절되는 정교한 세포 사멸 프로그램이다. Effector caspase는 비활성 전구체로 합성되며 initiator caspase에 의해 절단되어 활성화된다. 활성화된 후에는 필수 세포 구성 요소를 분해하여 세포 사멸을 유도한다. Caspase 3와 7은 executioner caspase로 작용하며 일부 기능을 공유하지만 서로 다른 역할도 수행한다 [11]. 위 종양에서는 caspase 3 감소와 USP19 증가 사이의 연관성이 보고되었다 [7]. Caspase 3와 구조 및 기능이 유사하지만, caspase 7은 다른 기질을 인식하며 독립적인 역할을 수행한다. 여러 암에서 caspase 7의 돌연변이 및 기능 저하와 관련된 다형성이 발견된 것은 caspase 7이 종양 억제 인자로 작용할 수 있음을 시사한다. 따라서 caspase 7의 기능 상실 또는 감소는 세포 사멸 능력을 저하시켜 종양 발생을 촉진할 수 있다 [12]. 그러나 executioner caspase로서 caspase 7의 중요성에도 불구하고, 위 질환에서의 발현에 대한 면역조직화학적 분석은 아직 충분히 이루어지지 않았다.
본 연구에서는 위 생검 조직을 이용하여 Correa cascade 전반에 걸친 초기 위 질환, 전암성 병변, 그리고 선암에서 USP19의 발현 수준을 분석하였다. 또한 caspase 7의 발현 양상을 Correa cascade 전반에서 평가하여, 초기 위 질환 단계와 종양성 상피 변화의 구분에 도움이 될 수 있는 발현 패턴을 규명하고자 하였다.
Methods
Tissue sampling and data acquisition
독일 바이로이트(Bayreuth)에 위치한 병리학 연구소(Institute of Pathology)의 보관 자료에서 수집된 위 조직 샘플들이 분석되었다. 모든 검체는 4% 포르말린으로 고정된 후, 확립된 프로토콜에 따라 파라핀에 포매되었다 [13]. 분석된 총 296개의 파라핀 포매 샘플에는 병리학적 변화가 없는 위 점막뿐 아니라, A-위염(자가면역성 위염), HP-위염(Helicobacter pylori 위염), C-위염(화학성 위염), 선종, 그리고 선암이 포함되었다.
모든 위염 증례는 내시경 생검 조직이었다. 선종군에서는 10개의 검체가 절제 조직이었고 34개는 생검 조직이었다. 선암군에서는 3개의 검체가 절제 조직이었고 40개는 생검 조직이었다. 선암은 모두 과거 또는 현재 HP-위염 병력이 있는 환자에서 채취된 것이었다.
각각의 전정부(antrum)와 체부(corpus) 부위에서는 두 개씩 생검이 이루어졌으며, 화학성 반응성 위염이나 자가면역성 위염과 같이 특정 부위(전정부 또는 체부)에 국한되는 질환이 존재하기 때문에 서로 다른 환자들로부터 채취되었다. 따라서 자가면역성 위염은 체부 생검에 기반한 별도의 분석으로 제시되었다. 개별 환자는 위염 상태에 따라 각 군으로 분류되었다.
모든 위염 증례는 개정된 Sydney system에 따라 등급화 및 진단되었다. Helicobacter pylori 감염 여부는 임상적으로 신속 요소분해효소 검사(rapid urease test)와 조직학적 Warthin–Starry silver 염색을 통해 평가되었다.
병리학 연구소의 두 명의 병리의가 hematoxylin and eosin (HE) 염색이 시행된 각 절편을 독립적으로 검토하였다. 샘플은 2012년부터 2025년 사이에 진단 또는 치료 목적으로 시행된 일상 임상 절차에서 무작위로 선택되었다.
Immunohistochemistry
마이크로톰(Leica microtome; Leica Mikrosysteme Vertrieb GmbH, Wetzlar, Germany)을 사용하여 포르말린 고정 및 파라핀 포매 조직을 4 μm 두께로 절단하고 면역조직화학 분석을 위해 준비하였다. 면역조직화학 염색은 단백질 발현의 강도와 세포 내 위치를 평가하기 위해 전체 조직 절편에서 수행되었다. 각 샘플의 일부 절편은 표준 진단 프로토콜에 따라 hematoxylin and eosin (HE) 염색이 시행되었으며, 다른 절편들은 USP19와 cleaved caspase 7의 면역조직화학적 검출에 사용되었다.
탈파라핀화 이후, 염색은 완전 자동화된 LEICA Bond III system (Leica Mikrosysteme Vertrieb GmbH, Wetzlar, Germany)을 이용하여 수행되었으며, USP19에 대한 단클론 항체(ab93159, 희석비 1:70)와 cleaved caspase 7에 대한 단클론 항체(ab255818, 희석비 1:1000)를 사용하였다. 항원 회복은 EDTA를 이용하여 20분 동안 수행되었다. 사용된 항체는 Abcam (Discovery Drive, Cambridge Biomedical Campus, Cambridge, UK)에서 제공되었으며, 제조사의 기술 문서에 따라 검증되었다.
양성 대조군으로는 제조사의 권고에 따라 USP19의 경우 사람 유방 조직, caspase 7의 경우 대장 조직이 사용되었다. 음성 대조군은 비특이적 결합을 배제하기 위해 1차 항체를 생략하여 준비하였다. 전체 슬라이드 이미징은 Hamamatsu NanoZoomer S360 (Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH, Herrsching, Germany)을 사용하여 수행되었으며, 20배 대물렌즈(NA 0.75)를 이용하여 0.23 μm/pixel의 스캔 해상도를 확보하였다.
Evaluation of tissue samples
면역조직화학 염색이 시행된 조직 절편은 두 명의 병리의에 의해 독립적으로 평가되었다. 모든 평가는 위염 상태에 대한 정보 없이, 그리고 H&E 일반 염색 결과에 접근하지 않은 상태에서 맹검(blind)으로 수행되었다. 선임 병리의는 전체 샘플 중 10%를 무작위로 추출하여 재평가하였으며, 두 평가 간 일치도는 100%였다.
디지털 이미지는 NDP.view2 (Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH, Herrsching, Germany) 소프트웨어를 사용하여 분석되었다. 모든 샘플에서 면역반응성을 측정하기 위해 Remmele와 Stegner가 개발한 immunoreactive score (IRS)를 사용하였다 [14].
IRS는 염색 강도와 양성 세포의 비율을 결합한 반정량적 평가 방법으로, 총 12점 척도로 구성된다. 염색 강도는 3점 척도(1=약함, 2=중등도, 3=강함)로 평가하였고, 양성 세포의 비율은 4점 척도(1=<10%, 2=10–50%, 3=51–80%, 4=>80%)로 평가하였다(아래 참조).
최종 IRS는 두 점수를 곱하여 계산되며, 1에서 12까지의 범위를 갖는다. 이에 따라 샘플은 세 그룹으로 분류되었다: 약한 양성(IRS 2–3), 중등도 양성(IRS 4–8), 강한 양성(IRS 9–12). IRS 값은 0과 1 사이에는 존재하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 Table 1과 Table 2에 IRS 2–3(약함), 4–8(중등도), 9–12(강함)에 해당하는 빈도만을 포함하였다. 평균 강도값은 사용하지 않았다. 이러한 점수 체계는 각 군 간 면역반응성을 표준화된 방식으로 측정하고 비교할 수 있게 한다.
Table 1과 Table 2는 관찰된 개수와 백분율만을 제시하며, 표에 포함된 데이터에 대해서는 통계적 검정을 시행하지 않았다. 값은 백분율로 제시되었다. 해당되는 경우, 슬래시(/) 뒤의 숫자는 해당 범주 내에서 장상피화생이 동반된 하위 사례의 수를 의미한다. 장상피화생은 평가 영역에서 goblet cell의 존재로 정의되었으며, 해당 숫자는 그 범주 내에서의 하위 사례 수를 나타낸다 [15].
선 위축(glandular atrophy)과 장상피화생은 개정된 Sydney system에 따라 등급화되었으며, OLGA staging system 및 OLGIM staging system 단계는 최신 권고에 따라 부여되었다. 위염의 원인(A-위염 및 HP-위염)에 따른 OLGA 및 OLGIM 단계의 분포는 Supplementary Table S1과 S2에 요약되어 있으며, 본 코호트에서의 위축 및 장상피화생의 중증도 범위를 보여준다.
Statistical analysis
모든 독립적인 비모수 자료는 RStudio (v 2025.09.2+418, R Foundation for Statistical Computing)을 사용하여 분석되었다. 각 군(A-위염, HP-위염, C-위염, 선종, 선암)은 비병리 조직과 직접 비교되었으며, 각 마커당 총 5개의 비교가 수행되었다(Table S3).
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표 S3는 각 진단군별로 정상 기준군과 해당 질환군의 표본 수, 두 집단 간 Hodges–Lehmann 위치 차이 추정(정상군 − 질환군), 비모수 부트스트랩 재표본추출로 계산한 95% 신뢰구간, 그리고 Wilcoxon 순위합 검정에서 도출된 p값에 대해 Benjamini–Hochberg 보정을 적용한 값을 제시한다. Hodges–Lehmann 값이 음수인 경우는 질환군에서 정상 점막보다 IRS 값이 더 높음을 의미하며, 양수인 경우는 정상 조직에서 IRS 값이 더 높음을 의미한다.
각 마커에 대해 세포질 및 핵 염색은 사전에 평가되었다. USP19의 경우 핵 IRS는 평가가 어려워 세포질 IRS만 분석에 포함하였다. 반면 caspase 7의 경우 세포질 IRS의 차이가 뚜렷하지 않아 핵 IRS만 분석에 포함하였다. 통계 분석을 위해 각 진단 범주 내에서 전정부와 체부 샘플을 통합하여 분석하였다.
군 간 차이는 독립 표본에 대해 양측 검정을 이용한 Wilcoxon rank-sum test (Mann–Whitney U 검정; R 함수 wilcox.test)를 사용하여 평가하였다. 다중 비교에 따른 오류를 보정하기 위해 각 마커 내에서 Benjamini–Hochberg 방법을 적용하여 false discovery rate를 제어하였으며, BH 보정된 p-value만을 보고하고 해석하였다 [16].
보정된 p-value 외에도, 각 비교에 대해 두 집단 간 Hodges–Lehmann shift(정상군 대비 질환군)를 효과 크기 추정치로 제시하였으며, 95% 신뢰구간은 각 군 내에서 비모수적 bootstrap 재표집(5,000회; percentile 방법)을 통해 산출하였다. 수천 회의 bootstrap 반복은 신뢰구간 추정에 있어 표준적인 방법이며, bootstrap 문헌에서는 수천 회 수준(예: B ≈ 2000)의 반복이 권장되며, 반복 횟수가 증가할수록 구간 추정의 Monte Carlo 오차가 감소함이 논의되어 있다 [17].
또한 모든 비교(비병리 점막 대비)에 대한 Hodges–Lehmann 효과 추정치와 95% 신뢰구간, 그리고 BH 보정 p-value는 Table S3에 제시되어 있다.
p 값이 0.05 미만인 경우 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다. 모든 그림에서는 보정된 p-value를 다음과 같이 표시하였다: 단일 별표(*)는 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)를 의미하며, 이중 별표(**)는 매우 유의한 차이(p<0.01)를 의미한다.
Results
Overexpression of USP19 in HP-gastritis and neoplastic lesions
세포질 USP19 발현에 대한 면역조직화학 염색은 비병리 및 병리적 위 조직 전반에서 분석되었다. 점막 고유층(lamina propria)에 존재하는 산재된 림프구와 형질세포는 약한 USP19 양성을 보였다. 표층의 foveolar 상피와 심부 선상 상피 사이, 그리고 위 전정부와 체부 사이에서 염색 강도의 유의한 차이는 관찰되지 않았다(Fig. 1, 2). 그러나 원인은 불명확하나 일부 벽세포(parietal cell)에서 비특이적 염색이 관찰되었다.
Fig. 1 Immunohistochemical staining of USP19 in non-pathological and pathological gastric antrum tissue. Paraffin-embedded tissue sections were stained as described in methods. Representative images and magnifications are shown: (A) Moderate staining intensity in non-pathological gastric epithelium. (B) Stronger staining in HP-gastritis. (C) Weak staining intensity in C-gastritis. (D) Strong staining intensity in adenoma. (E) More prominently in adenocarcinoma. Scale bar: 100 µm
Fig. 2 Immunohistochemical staining of USP19 in non-pathological and pathological gastric corpus tissue. Paraffin-embedded tissue sections were stained as described in methods. Representative images and magnifications are shown: (A) Moderate staining intensity in non-pathological gastric epithelium, (B) as well as in A-gastritis. (C) Stronger staining intensity in HP-gastritis. (D) Strong and diffuse staining intensity in adenoma and (E) more prominently in adenocarcinoma. Scale bar: 100 µm
위 상피에서 세포질 USP19의 면역조직화학적 염색 강도는 비병리 조직 및 다양한 병리적 위 조직에서 검체 수와 백분율로 제시되었다(Table 1).
비병리 조직에서는 USP19 염색이 주로 중등도 IRS 범주(IRS 4–8)에 해당하였으며, 이를 본 코호트에서 상피 USP19 발현의 기준 범위로 간주하였다. 강한 IRS 점수(IRS 9–12)는 과발현으로 간주하였다. 비병리 샘플을 위치별로 분석했을 때, 강한 발현 비율이 전정부에서 더 높은 경향을 보였으나, 이는 정상 전정부 하위군의 표본 수가 적기(n=7) 때문에 신중하게 해석해야 한다. 따라서 이는 일관된 부위 특이적 차이라기보다는 변동성으로 해석된다.
진단군 간 세포질 USP19 발현은 사전에 정의된 IRS 범주(약함, 중등도, 강함)에 따른 사례 비율로 제시되었다(Fig. 3). 비병리 점막과 A-위염에서는 USP19 염색이 주로 중등도(정상 67.3%, A-위염 69.2%)였으며, 강한 발현 비율은 상대적으로 낮았다(정상 26.9%, A-위염 26.9%) (Fig. 3). 개별 사례 수준의 IRS 분포와 비병리 점막과의 통계적 비교 결과에서도 A-위염에서 USP19 발현은 정상 점막과 유사한 양상을 보였다(p=0.364, Fig. 3).
Fig. 3 IRS of cytoplasmic USP19 expression in different gastric pathologies. Comparison of the percentage of cases across different gastric pathologies (including p-values). Each horizontal bar represents all cases within one entity. Bars are segmented according to staining intensity. Percentages shown inside the bar indicate the fraction of specimens in the corresponding category (values <3 % are omitted for legibility)
반면 HP-위염에서는 USP19 발현이 증가하는 방향으로 뚜렷한 변화를 보였으며, 절반 이상(52.8%)이 강한 발현으로 분류되었다. 종양성 병변에서는 이러한 경향이 더욱 두드러져, 선종에서는 72.7%, 선암에서는 58.1%가 강한 발현을 보였다. 선암의 경우 표본이 산발적으로 존재하여 종양 등급별 하위 분석을 수행하기에는 표본 수가 부족하여 통계적 유의성을 확보하기 어려웠다.
반대로 C-위염에서는 강한 발현 비율이 상대적으로 낮은(12%) 반대 경향을 보였다(Fig. 3). Fig. 3에는 모든 개별 사례 수준의 IRS 분포와 비병리 점막과의 통계적 비교 결과가 함께 제시되어 있다.
Caspase 7 increases in HP-and A-gastritis, but declines in neoplastic lesions
핵 내 caspase 7 염색은 USP19와는 구별되는 질병 단계별 발현 양상을 보였다. 세포질 caspase 7 염색도 관찰되었으나, 그 차이가 뚜렷하지 않아 분석에는 포함되지 않았다. USP19와 유사하게, 산재된 림프구와 형질세포에서는 약한 양성이 관찰되었다(Fig. 4, 5).
Fig. 4 Immunohistochemical staining of caspase 7 in non-pathological and pathological gastric antrum tissue. (A) Moderate staining intensity in nonpathological gastric epithelium, (B) and stronger staining in inflammation in HP-gastritis. (C) Moderate staining intensity in C-gastritis. (D) Weak staining intensity in adenoma and (E) adenocarcinoma. Scale bar: 100 µm
Fig. 5 Immunohistochemical staining of caspase 7 in non-pathological and pathological gastric corpus tissue. (A) Moderate to strong staining intensity in non-pathological gastric epithelium, (B) as well as in A-gastritis. (C) Moderate to strong staining intensity in HP-gastritis. (D) Weak staining intensity in adenoma and (E) adenocarcinoma. Scale bar: 100 μm
위 상피에서의 핵 내 caspase 7 면역조직화학 염색 강도는 비병리 및 다양한 병리적 위 조직에서 검체 수와 백분율로 제시되었다(Table 2).
진단군 간 핵 내 caspase 7 면역반응성은 사전에 정의된 IRS 범주(약함, 중등도, 강함)에 따른 비율로 제시되었다(Fig. 6). 비병리 점막에서는 염색이 주로 중등도(79.2%)였으며, 강한 발현은 소수(8.3%)에 불과하였다. 염증성 상태에서는 A-위염에서 caspase 7 발현이 증가하는 방향으로 뚜렷한 변화를 보여 강한 발현 비율이 높았고(42%), HP-위염에서도 유사한 증가 양상(39.6%)이 관찰되었다. 반면 C-위염에서는 발현 증가로의 뚜렷한 변화는 보이지 않았다(25%).
Fig. 6 IRS of caspase 7 in different gastric pathologies. Comparison of the percentage of cases across different gastric pathologies (including p-values). Each horizontal bar represents all cases within one entity. Bars are segmented according to staining intensity. Percentages shown inside the bar indicate the fraction of specimens in the corresponding category (values <3% are omitted for legibility)
이에 비해 종양성 병변에서는 caspase 7 발현이 현저히 감소하는 양상을 보였으며, 선종에서는 약함과 중등도 염색이 대부분을 차지하였고(47.7%, 43.2%), 선암에서는 강한 발현을 보이는 경우는 없었다(약함 31%, 중등도 69%).
Discussion
본 코호트에서 HP-위염은 USP19와 caspase 7이 동시에 상향 조절되는 특징을 보였다. 만성 활동성 HP-위염에서는 상피하에 띠 모양으로 분포하는 호중구 과립구 침윤이 관찰되며, 이는 선 사이에 소수의 과립구가 존재하는 경우부터 상피로의 백혈구 이동(leucopedesis), 그리고 농양 형성에 이르기까지 다양하게 나타난다. 이러한 변화는 형질세포와 림프구와 같은 만성 염증세포의 다양한 정도의 침윤과 함께 나타난다. 일부 증례에서는 기저 림프구 집합의 유무와 관계없이 위축 및 장상피화생이 관찰될 수 있다. 이러한 소견들은 개정된 Sydney system에 따라 등급화된다 [18]. 만성 활동성 위염의 개념에 부합하게, 본 코호트에서는 HP-위염과 연관하여 USP19와 caspase 7의 상향 조절이 관찰되었다. 그러나 본 연구에서는 염증 활성도, 위축, 장상피화생에 대해 정량적 등급화 및 표 분석은 시행하지 않았다.
감염에 의해 유발된 위염은 숙주 관련 또는 화학적/반응성 원인에 의한 위염과 구별되며, 이러한 병태는 위의 구획화(oxyntic corpus/fundus 대 점액 분비성 전정부)에 따라 나타난다는 점을 보여준다. A-위염은 전형적으로 oxyntic 우세 양상을 보이며, 체부에 국한된 위축과 장상피화생, 그리고 특징적인 enterochromaffin-like (ECL) 세포 과형성을 동반한다. 본 연구의 A-위염 사례에서는 caspase 7이 증가한 반면, USP19는 정상 점막과 유사한 수준을 유지하였다. 반대로 화학적/반응성 손상은 ‘reactive gastropathy’ 형태로 나타날 수 있으며, 이는 염증이 거의 없는 상태에서 점막 이상을 보이는 것으로, 흔히 foveolar 과형성과 점막 고유층 내 평활근 다발이 관찰된다 [19]. 이는 본 연구에서 C-위염에서 USP19 감소와 caspase 7의 경미하고 통계적으로 유의하지 않은 증가가 관찰된 결과와 일치한다.
특히 다양한 연구에서 DUB인 USP19가 종양 발생과 암의 전이를 조절하는 데 관여하는 것으로 제시되고 있다 [10]. 이러한 맥락에서 USP19의 세포 내 작용 기전에 대해 여러 연구가 보고되었다. 유방암에서는 USP19가 Wnt 공동수용체인 저밀도 지단백 수용체 관련 단백질 6(LRP6)을 안정화시켜 세포 이동과 침윤을 촉진하며, 불량한 생존율과 연관된다 [20]. 간세포암에서는 USP19 과발현이 Hippo 경로의 효과기인 Yes-associated protein 1 (YAP1)을 안정화시켜 종양 성장과 이동을 촉진하고 불량한 예후와 관련된다 [21]. 또한 대장암에서는 USP19가 malate dehydrogenase 1 (ME1) 축을 통해 지방 생성(lipogenesis)을 증가시켜 종양 성장을 촉진하는 것으로 보고되었다 [22]. 또 다른 연구에서는 USP19가 Programmed Death-Ligand 1 (PD-L1)을 안정화시켜 T 세포 매개 항종양 면역을 감소시키는 것으로 보고되었다 [23].
위암에서는 USP19 과발현이 Matrix Metalloproteinases 2와 9(MMP2/MMP9)의 상향 조절 및 종양 형성과 연관된 것으로 보고되었다 [7]. 본 연구는 Dong 등 [7]의 연구를 확장하여 A-, C-, HP-위염과 같은 초기 단계부터 Correa cascade 전반을 분석에 포함함으로써, USP19 활성화가 만성 위염 및 선종 단계에서도 이미 발생함을 보여주었다. 또한 본 중앙유럽 코호트에서는 USP19의 세포질 및 핵 발현이 모두 관찰되어, 위 병리에서 보다 광범위한 기능적 역할을 시사한다. 더불어 caspase 7 발현을 함께 분석함으로써 질병 진행 과정에서 apoptosis 표지자인 caspase 7의 감소가 관찰되었으며, 이는 생존 신호(pro-survival signaling)로의 전환을 반영한다.
상피성 종양 이외에서도, 미만성 거대 B세포 림프종(diffuse large B-cell lymphoma)에서 USP19는 종양 유발 단백질인 Parkinson protein 7 (PARK7)을 안정화시켜 종양 성장을 촉진하는 것으로 나타났다. USP19 감소는 세포 증식, 부착 비의존적 성장, 그리고 이종이식 종양 형성을 감소시킨 반면, USP19 과발현은 이러한 악성 특성을 증가시켰다 [24].
종합적으로, 본 연구는 USP19 과발현이 위 병리의 진행과 상관관계를 가지며, 특히 위 선암에서 가장 뚜렷하게 나타남을 보여준다. 또한 본 코호트에서는 선종 및 선암 환자에서 높은 USP19 발현이 caspase 7 발현 감소와 상반된(diametrically associated) 관계를 보였다. 비록 본 연구에서 추가적인 apoptosis 표지자(예: caspase 3)나 증식 표지자(예: Ki-67)는 평가하지 않았지만, 이러한 결과는 진행된 암 단계에서 진단적 의미를 가질 수 있다.
Conclusion
HP-위염은 USP19와 caspase 7이 동시에 상향 조절되는 특징을 보였다. 이러한 양상은 재생 및 염증 상태를 반영하는 것으로 보이며, 이는 세포 사멸(apoptosis)의 활성화와 공존하는 상태를 의미한다. 반면, 선종과 선암에서는 USP19와 caspase 7이 서로 반대되는 발현 양상을 보였다. 진단적 관점에서, USP19의 높은 발현과 caspase 7의 유의하게 감소된 발현은 초기 및 후기 종양성 변화 과정에서의 염증 상태와 항-세포사멸 신호를 시사한다.
<Abstract>
Background: Ubiquitin-specific protease 19 (USP19) is a deubiquitinylase (DUB) that is part of the USP family, the largest group of DUBs in humans. Growing evidence has indicated that USP19 is involved in tumor progression and serves as a new prognostic marker for various malignant disorders. Interestingly, USP19 has been shown to have both promoting and inhibiting effects on the onset and development of different neoplasms, depending on the specific tissue type. DUBs including USP19 affect a variety of cell functions including apoptotic cell death. Herein, caspase 7 acts as a key executioner in apoptosis, and its expression levels serve as a prognostic and diagnostic marker in various cancers. This study analysed the expression of USP19 and caspase 7 in gastric pathology along the progression of stomach cells to gastric adenocarcinoma (Correa cascade).
Methods: We analysed the expression and subcellular localization of USP19 and caspase 7 by immunohistochemistry (IHC) in 296 paraffin-embedded human gastric tissue samples. The cohort included various gastric conditions such as autoimmune gastritis (A-gastritis), Helicobacter pylori gastritis (HP-gastritis), chemical gastropathy (C-gastritis), adenoma, and adenocarcinoma, using gastric mucosa without pathological changes as a reference point.
Results: We observed a significant upregulation of USP19 expression in HP-gastritis, adenoma and adenocarcinoma. In contrast, caspase 7 was significantly upregulated in A-gastritis and HP-gastritis and significantly downregulated in both adenoma and adenocarcinoma.
Conclusions: USP19 and caspase 7 showed distinct expression patterns across different gastric pathologies. Both USP19 and caspase 7 overexpression maybe associated with inflammation, while USP19 overexpression and no caspase 7 expression could indicate neoplastic transformation. This inverse expression may help distinguish early and late neoplastic epithelial changes in chronic gastritis.
Supplementary Information: The online version contains supplementary material available at 10.1186/s13000-026-01777-9.
Keywords: Deubiquitinylase; Gastric carcinogenesis; Gastric mucosa; HP-gastritis.
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