Pelizzaro F, Cardin R, Maddalo G, Palo M, Minotto M, Carlotto C, Fassan M, Farinati F, Zingone F.
Front Med (Lausanne). 2025 Jun 4;12:1583833. doi: 10.3389/fmed.2025.1583833.
INTRODUCTION
자가면역 위축성 위염(AAG)은 위체부와 기저부의 선(gland)이 점진적으로 파괴되는 만성 면역매개 염증성 위질환이다 [1, 2]. AAG는 감작된 T 세포의 침윤이 특징이며, 이는 H⁺/K⁺ ATPase를 표적으로 하는 자가항체(벽세포 자가항체, APCA)와 내인성 인자(intrinsic factor)를 표적으로 하는 자가항체(내인성 인자 항체, AIF) 사이의 복합적인 상호작용으로 발생한다 [1]. 병태생리학적으로 AAG의 주요 특징은 위산 분비의 점진적 소실이며, 이로 인해 위 점막 손상이 발생한다 [2].
다초점 위축성 위염(MAG)은 이와는 구별되는 형태의 위 손상으로, 헬리코박터 파일로리(H. pylori) 감염이 주요 원인으로 밝혀져 있다. H. pylori 감염은 초기에는 위 전정부(antrum)를 주로 손상시키지만, 장기간 감염이 지속되면 전체 위에 염증이 확산되는 '판위염(pangastritis)'으로 발전한다 [3].
AAG와 MAG 모두 위축성 변화와 이형성 재구성(metaplastic rearrangement)을 동반하며, 이로 인해 신생물(종양) 합병증의 위험이 증가한다 [4–7]. 특히 MAG가 AAG보다 신생물 발생 위험이 더 높다.
OLGA 병기 체계는 위 전정부와 체부의 위축 정도를 통합하여 평가하는 국제적 위축성 위염 분류 시스템으로, 위축성 위염의 병기(단계)를 수치화하여 위암 및 이형성(상피내 신생물) 발생 위험을 예측할 수 있다 [8, 9]. 이는 Correa가 제시한 위암 발생 경로(cascade of events)에 기반을 둔다 [10].
또한 AAG에서는 양성 경과를 보이는 경우가 대부분인 제1형 위 신경내분비 종양(type I gastric carcinoid, gNET)의 발생률이 높다. 이는 무산증(achylia), 고가스트린혈증(hypergastrinemia), 그리고 점진적인 ECL(enterocromaffin-like) 세포 증식(ECL-H)의 결과로 발생한다 [4–6].
이러한 병태생리 과정에서 산화 스트레스(oxidative stress)가 중심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 산화 스트레스는 자유 라디칼(free radical)의 생성과 제거 사이의 불균형으로 인해 발생하며, 자유 라디칼은 외부에 unpaired 되어진 매우 반응성이 높은 원자 또는 분자를 의미한다. 여기에는 활성 산소종(reactive oxygen species)과 활성 질소종(reactive nitrogen species)이 포함된다 [11].
최근 연구에서는 산화 스트레스가 만성 염증 유지에 관여할 뿐 아니라, 자가면역질환과 암 발생에도 기여하는 것으로 보고되고 있다. 이는 자유 라디칼의 축적으로 인한 단백질 및 유전체 손상이 원인이다 [12].
예를 들어, advanced oxidation protein products (AOPPs)는 산화성 물질과 혈장 단백질이 반응하여 생성되는 산화 단백질로, 그 축적은 단백질 손상과 제거 기전의 불균형에 의해 발생한다 [13, 14]. AOPPs는 산화적으로 변형된 항원을 유도하여 새로운 항원(neo-antigen)의 노출과 그에 따른 자가항체 형성을 유발함으로써 자가면역질환에 관여하는 것으로 알려져 있다 [15–18]. 또한 AOPPs는 암 발생과도 관련이 있으며, 위암 환자에서 AOPPs 수치가 정상 대조군보다 높다는 연구도 있다 [19].
8-hydroxydeoxyguanosine(8-OHdG) 형성은 발암 과정과 관련된 대표적인 산화적 유전체 손상으로, 본 연구팀은 이전 연구에서 만성 위축성 위염 환자에서 8-OHdG가 정상 대조군에 비해 점진적으로 축적되는 것을 보고한 바 있다 [20, 21].
본 연구의 연구 배경은 다음과 같다. 대부분의 염증성 질환과 마찬가지로 위염 또한 조직 내 자유 라디칼 생성 증가를 특징으로 할 수 있다는 가설에 기반한다. 여러 연구에서는 H. pylori 감염으로 인한 산화 스트레스와 위 점막 내 대식세포 침윤 간의 연관성을 제시하였다. 대식세포는 '호흡 폭발(respiratory burst)'을 통해 자유 라디칼을 생성하여 산화 스트레스를 유발하는 주요 세포이다 [22].
현재까지 AAG의 발생과 암으로의 진행 과정에서 산화 스트레스와 관련 손상에 대한 연구는 없었다. 이에 본 연구는 AAG와 MAG 환자에서 산화 스트레스의 정도를 평가하고, 두 위염 유형 간 암으로의 진행 위험 차이와 관련하여 산화 스트레스 표적에 차이가 존재하는지를 규명하는 것을 목적으로 한다.
PATIENTS and METHODS
본 전향적 연구는 2017년부터 2018년까지 이탈리아 파도바대학교병원 소화기내과에서 관리된 자가면역 위축성 위염(AAG) 환자 70명과 다초점 위축성 위염(MAG) 환자 50명을 대상으로 수행되었다. 본 연구는 헬싱키 선언(Declaration of Helsinki)에 따라 시행되었으며, 기관 윤리위원회(CESC)의 승인을 받았다(승인번호: 3312/AO/14 prot. 0034435). 모든 환자는 연구 참여에 앞서 서면 동의서를 작성하였다. 흡연, 음주, 암, 기타 질환의 병력이 있는 환자는 연구에서 제외하였다.
상부 위장관 내시경 중 시행된 조직검사는 시드니 시스템(Sydney System)을 기준으로 진행되었으며, 전정부(antrum)에서 2개, 위각부(incisura angularis)에서 1개, 체부(body)에서 2개의 조직을 채취하였다. 또한 내시경에서 육안적으로 확인되는 병변이 있는 경우 해당 부위에서도 조직을 추가로 채취하였다. 본 연구의 특이적 분석을 위해 MAG 환자는 전정부에서, AAG 환자는 체부에서 각각 2개의 추가 조직을 더 채취하였으며, 해당 조직은 −80°C에 보관하였다.
또한 모든 환자에서 말초혈액 10mL를 채취하였고, EDTA 4mL 또는 통합 분리 시스템(Integrated separator) 8.5mL을 첨가하였다. 이후 혈액 샘플을 원심분리한 뒤 −20°C에서 보관하였다.
모든 환자를 대상으로 위 기능과 관련된 실험실 데이터를 수집하였으며, 특히 AAG 환자의 경우 펩시노겐 I (PGI), 펩시노겐 II (PGII), 총 가스트린(total gastrin), 크로모그라닌 A(chromogranin A), 그리고 벽세포 자가항체(APCA) 및 내인성 인자 항체(AIF)의 존재 여부를 평가하였다.
헬리코박터 파일로리(H. pylori) 감염 여부는 혈중 H. pylori 항체 양성, 조직검사 양성, 또는 과거 감염 이력이 명확히 확인된 경우를 기준으로 AAG와 MAG 환자 모두에서 평가하였다. 연구에 포함된 대부분의 환자가 정기적인 추적관찰 프로그램에 포함되어 있었기 때문에, AAG 환자 중에서는 H. pylori 활성 감염이 확인된 환자가 1명에 불과했으며, MAG 환자군에서는 6명의 H. pylori 활성 감염 환자가 확인되었다.
Reactive oxygen metabolites (dROMs)
유리 라디칼 유도체(derivatives of free radicals)를 평가하기 위해 dROMs 검사를 실시하였으며, 해당 검사는 제조사의 지침에 따라 Diacron International(이탈리아 그로세토)에서 개발한 dROM 테스트를 이용하여 540nm 파장에서 분광광도법(spectrophotometry)으로 측정하였다.
검사 결과는 다음 공식에 따라 U CARR 단위로 표현하였다.
U CARR = (시료의 흡광도 / 표준용액의 흡광도) × [표준용액 농도]
여기서, 시료의 흡광도(Abs sample)와 표준용액의 흡광도(Abs calibrator)는 각각 측정된 흡광도 값이며, [표준용액 농도]는 사용된 동결건조 표준용액의 농도로, 기준값은 300 U CARR(1 U CARR = 0.08 mg H₂O₂/dL)이다.
측정값은 다음과 같이 분류하였다.
Advanced oxidation protein products (AOPP)
혈장 AOPP 수치는 chloramines-T 상당물질(µmol/L)로 표현하였으며, Witko-Sarsat가 개발한 분광광도법을 이용하여 측정하였다 [13].
Nitric oxide (NO)
혈청 내 산화질소(NO) 수치는 안정적인 분해산물인 질산염(nitrate)과 아질산염(nitrite)의 축적을 측정하는 분광광도법을 이용하여 평가하였으며, 상업용 키트(Oxford Biomedical Research, USA)를 사용하였다. NO 수치는 µmol/L 단위로 표현하였다. 문헌에 따르면 NO 수치가 0.1mM 미만일 경우 정상으로 간주하였다 [23].
Cytokine expression in tissue
단백질 추출을 위해, 단백질 분해효소 억제제(cocktail of protease inhibitors, Sigma-Aldrich, Milan, Italy)가 포함된 용해버퍼(lysis buffer)를 시료에 첨가하였다. 이후 시료를 균질화(homogenization)한 뒤 상등액(supernatant)을 분리하여 −80°C에 보관하였다.
조직 내 단백질 농도는 BCA 단백질 정량법(BCA Protein Assay, Thermo Scientific Pierce, Rockford, Illinois, USA)을 이용하여 540nm 파장에서 분광광도법으로 측정하였다.
위 점막 내 인터루킨-10(IL-10)과 종양괴사인자 알파(TNFα) 측정을 위해, 제조사의 지침에 따라 시료를 준비하였다(Human IL-10 ELISA kit 및 Human TNFα ELISA Kit, Immunological Sciences, Rome, Italy). 이후 흡광도는 450nm 파장에서 분광광도법으로 측정하였다. 희석된 IL-10 및 TNFα 농도는 희석배수(dilution factor)를 곱하여 최종 농도로 환산하였으며, 결과는 pg/mL 단위로 표현하였다.
8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG)
본 분석은 기존 연구에서 기술한 방법에 따라 세 단계로 수행하였다.
(1) Wizard Genomic DNA Purification Kit (Promega Italia, Milano)를 이용한 유전체 DNA 추출,
(2) Nuclease P1 및 alkaline phosphatase를 이용한 DNA 가수분해,
(3) 전기화학 검출기가 장착된 HPLC(HPLC-ED, ESA Coulochem II 5200 A, Bedford, MA)를 이용한 8-OHdG 측정.
8-OHdG 수치는 10⁵개의 디옥시구아노신(deoxyguanosine, dG) 당 8-OHdG 결합체의 개수로 표현하였다 [20].
Pathological evaluations
파라핀 포매된 조직검체는 숙련된 병리학자에 의해 평가되었으며, 위축 정도는 OLGA 병기 시스템에 따라 분류하였다 [8]. H. pylori 감염 여부는 H&E 염색, Alcian-PAS 염색, 그리고 Giemsa 염색을 통해 평가하였다.
MAG 환자의 경우 위암 발생 위험, AAG 환자의 경우 위암뿐 아니라 신경내분비 종양 발생 위험을 고려하여, 환자들을 다음과 같이 OLGA 병기에 따라 하위 분류하였다.
MAG: OLGA 0–2단계 → '조기(early)' 단계, OLGA 3–4단계 → '진행(advanced)' 단계
AAG: OLGA 0 또는 1단계 → '조기(early)' 단계, OLGA 2–4단계 → '진행(advanced)' 단계
또한, AAG 환자는 신경내분비 변화(Neuroendocrine alteration, H-ECL) 유무에 따라 추가로 세분화하였다. H-ECL은 다음 기준에 따라 분류하였다.
H-ECL 0~2단계는 '조기(early)' H-ECL로, 3~5단계는 '진행(advanced)' H-ECL로 정의하였다.
Statistical analysis
정량적 데이터 비교는 적절한 경우에 따라 비모수 독립 t검정(unpaired t-test), Kruskal–Wallis 검정, Mann–Whitney U 검정을 사용하였다. 변수 간 상관관계 분석은 단순 회귀분석(simple regression)과 Spearman 순위 상관분석(Spearman’s rank correlation)을 이용하였다.
AAG와 MAG 환자를 구분하기 위한 8-OHdG 수치의 기준값(cut-off)을 확인하기 위해 ROC 곡선을 사용하였다. 모든 통계 분석은 SPSS(Statgraphics)를 이용하여 수행하였으며, p값이 0.05 미만(양측검정 기준)일 경우 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다.
RESULTS
Epidemiology and clinical features
본 연구에 포함된 환자들의 기초 특성은 표 1에 제시되어 있다. 
MAG 환자와 비교했을 때, AAG 환자는 연령이 더 낮았으며(평균 60.9세 vs. 69.7세, p = 0.0007), 여성의 비율이 유의하게 높았다(83% vs. 54%; p = 0.0006). 예상한 바와 같이, 현재 또는 과거 H. pylori 감염은 MAG 환자에서 AAG 환자보다 유의하게 높게 나타났다(85% vs. 38.6%; p < 0.0001). MAG는 정의상 과거 H. pylori 감염의 결과로 간주되지만, MAG 환자의 15%에서는 활성 H. pylori 감염이나 명확한 H. pylori 제균 치료 병력이 확인되지 않았다.
두 군 모두에서 OLGA 2단계가 가장 흔했으나, 해당 단계의 비율은 AAG 환자군이 MAG 환자군보다 유의하게 높았다(71.4% vs. 46%; p = 0.0001). 두 군 모두 OLGA 4단계 위염을 보인 환자는 없었다.
AAG 환자에서는 이형성(dysplasia) 또는 신생물 병변이 관찰되지 않았으나, MAG 환자 11명(22%)에서는 조직검사에서 이형성이 확인되었다.
Markers of oxidative stress in AAG and MAG
AAG와 MAG 환자 간 dROMs, NO, AOPPs 수치에서는 유의한 차이가 관찰되지 않았으나, AAG 환자에서 AOPPs 수치가 더 높은 경향을 보였다(p = 0.09) (표 2).
그럼에도 불구하고, AAG 환자에서는 ‘조기(early)’ OLGA 단계에서의 dROMs 수치가 ‘진행(advanced)’ OLGA 단계에 비해 유의하게 높았으며(p = 0.03), ‘조기’ MAG 단계와 비교했을 때도 dROMs 수치가 유의하게 높았다(p = 0.03). 또한, AAG 환자 내에서 dROMs 수치는 ECL-H의 ‘조기’ 단계에서 ‘진행’ 단계보다 유의하게 높게 나타났다(p = 0.02) (표 3).
유사하게, AAG 환자 중 ECL-H가 없는 그룹에서 AOPPs 수치가 ECL-H가 있는 모든 단계의 환자에 비해 유의하게 높았으며(p = 0.008), 낮은 ECL-H 단계(0–2) 환자가 높은 ECL-H 단계(3–5) 환자보다 AOPPs 수치가 유의하게 높았다(p = 0.02). 이형성(dysplasia) 유무에 따른 마커 수치의 차이는 두 군 간에 관찰되지 않았다.
Genomic damage: 8-OHdG
조직 시료에서 평가한 8-OHdG 결합체(adduct)의 수는 AAG 환자에서 통계적으로 유의하게 낮았다(중앙값 10.75 결합체/10⁵ dG, 95% 신뢰구간 4.6–24.7) 반면, MAG 환자에서는 더 높았다(중앙값 16.2 결합체/10⁵ dG, 95% 신뢰구간 5.7–63.1; p = 0.001) (그림 1).
8-OHdG의 판별 기준값(cut-off)은 28.1로 설정되었으며, 이 기준을 통해 AAG 환자와 MAG 환자를 구분할 수 있었다. ROC 곡선 분석 결과, AUC는 0.72, 민감도는 50%, 특이도는 92.5%, 양성 예측값은 80%, 음성 예측값은 75.5%였다. 전체 정확도는 77%였다. 8-OHdG 수치가 기준값 이하인 환자에서 MAG 발생의 오즈비(OR)는 0.08로 나타났으며(p = 0.0002) (그림 2),
H. pylori 감염 병력이 있으면서 치료를 받은 환자군에서 8-OHdG 수치는 ‘순수’ 자가면역성 위염 환자에 비해 유의하게 높았다(중앙값 14.51 결합체/10⁵ dG, 95% 신뢰구간 12.6–23.6 vs. 6.5, 95% 신뢰구간 2.7–13.55, Mann–Whitney U 검정 p = 0.01). 이형성(dysplasia) 유무에 따른 8-OHdG 수치 차이는 유의하지 않았다.
Cytokine tissue expressions
MAG 환자에서 IL-10 수치는 AAG 환자에 비해 유의하게 높았다(중앙값(사분위범위, IQR) 114.02 (198.57) vs. 45.0 (71.22), p = 0.008). 또한, MAG 환자의 ‘조기(early)’ 및 ‘진행(advanced)’ OLGA 단계 모두에서 AAG 환자의 동일 단계와 비교했을 때 IL-10 수치가 유의하게 높았다(p = 0.01).
반면, TNFα 수치 비교에서는 AAG와 MAG 환자 간, MAG 환자의 조기와 진행 단계 간, H. pylori 양성 AAG와 음성 AAG 환자 간, 그리고 ECL 양성 AAG와 음성 AAG 환자 간 모두에서 통계적으로 유의한 차이가 관찰되지 않았다.
AAG 환자 내에서는 H. pylori 감염 병력 유무에 따라 IL-10 수치에 유의한 차이가 있었다(Mann–Whitney U 검정). H. pylori 감염 병력이 있는 환자는 중앙값 43.81(95% 신뢰구간 39.35–255.71), 감염 병력이 없는 환자는 중앙값 51.51(95% 신뢰구간 24.51–153.73)로 나타났다.
TNFα 수치에서는 유사한 차이를 확인하지 못했으며, 평균값 비교 결과 H. pylori 감염 병력 유무에 따라 각각 77.14 ± 38.73, 77.61 ± 38.73으로 유의한 차이가 없었다(Student's t-test).
Correlations
AAG 환자에서 비모수 분포를 고려하여 Spearman의 상관계수를 이용한 순위 상관분석(rank correlation analysis)을 통해 dROMs 수치, AOPPs, NO 수치와 생화학적 혈액 지표들 간의 연관성을 평가하였다. 그 결과, dROMs와 AOPPs 간에 통계적으로 유의한 상관관계가 확인되었다(p = 0.02). 반면, MAG 환자에서는 유의한 상관관계가 관찰되지 않았다. 또한, AAG 환자에서 PGI/PGII 비율은 dROMs 수치와 유의한 상관관계를 보였으며(p = 0.004), 이는 위축성 위염의 위 기능 저하 정도와 산화 스트레스 지표 간의 연관성을 시사한다.
DISCUSSION
과도한 활성산소(유리 라디칼, free radicals)를 제거할 수 있는 효소적 및 비효소적 항산화 물질의 존재는 생체 내 항상성 유지에 필수적이다(레독스 균형, redox balance) [12]. 실제로 활성산소의 과잉 생성 또는 항산화제 결핍은 단백질, 지질, 핵산 손상을 포함한 다양한 손상의 원인이 될 수 있다 [12]. 이러한 레독스 균형의 이상이 자가면역질환을 포함한 여러 질환의 발생과 유지에 관여할 것으로 가설이 제시되고 있다 [12]. 또한, 산화 스트레스로 인한 손상은 위암 및 식도암 등에서 이미 입증된 바와 같이 발암 과정을 유발하고 유지하는 요인으로 알려져 있다 [20, 25, 26].
산화적 손상은 8-OHdG(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine) 수치를 측정함으로써 평가할 수 있으며, 8-OHdG는 위암에서 증가되어 나타나는 대표적인 DNA 손상 지표이다. 아울러, 사이토카인은 발암 및 자가면역 과정 모두에 관여하며, 이는 염증 반응의 친염증/항염증 균형에 직접적인 영향을 미친다.
위축성 위염은 잘 알려진 전암성 상태로, 위염의 유형에 따라 암으로의 진행 위험이 다르게 나타난다 [3, 4]. AAG는 다초점 H. pylori 관련 위축성 위염(MAG)에 비해 선암 발생 위험이 낮은 것으로 알려져 있다. 그러나 AAG에서는 위산 분비 감소 또는 소실에 대한 반응으로 ECL 세포의 과형성을 통해 제1형 위 신경내분비종양(카르시노이드)의 발생 위험이 증가한다 [4].
산화 스트레스의 역할은 H. pylori 위축성 위염 및 위암에서 AOPPs, 산화성 유전자 손상, 질소화 손상의 평가를 통해 이미 연구된 바 있으며, 이들 지표는 건강한 대조군에 비해 증가하는 것으로 나타났다 [20]. 그러나 현재까지 AAG 환자에서 산화 스트레스의 역할과 이로 인한 발암 가능성에 대한 연구는 없었다. 이에 본 연구는 AAG 환자와 MAG 환자에서 산화 스트레스로 인한 손상의 정도를 비교하였다.
본 연구에서 관찰된 역학적 및 병리학적 특징은 기존 문헌과 일치하였다. 특히 AAG에서 여성 환자의 높은 비율 [27]과 AAG 환자에서 동반 또는 과거의 이형성·신생물 병변이 거의 없는 점 [4, 28]은 MAG 환자와 뚜렷한 대조를 이룬다.
AAG와 MAG 모두에서 산화 스트레스 관련 지표(dROMs, NO, AOPPs)는 높은 수치를 보였으나 두 군 간 유의한 차이는 없었다. 암 진행 위험이 높은 MAG, 그리고 신경내분비 종양 발생 위험이 존재하는 AAG의 특성을 고려하여, 본 연구에서는 OLGA 병기를 기준으로 MAG 12단계 및 AAG 01단계를 ‘조기(early)’, MAG 34단계 및 AAG 24단계를 ‘진행(advanced)’으로 구분하였다.
흥미롭게도, AAG의 조기 단계에서 dROMs 수치는 진행 단계보다 높았으며, 조기 AAG와 조기 MAG 간 비교에서도 유의한 차이를 보였다. 또한, AAG 환자 내에서도 ECL 세포 과형성(ECL-H)이 없는 경우 또는 ECL-H가 조기 단계일 때 dROMs와 AOPPs 수치가 높게 나타났다.
이러한 결과는 AAG에서 산화 스트레스가 질병 초기 위점막 손상에 중요한 역할을 할 가능성을 시사한다. 진행된 위축성 변화에서는 위점막 자체가 소실되어 산화 스트레스의 표적이 사라지지만, 위염 초기에는 잔존하는 위선 조직이 산화 스트레스의 직접적인 표적이 될 수 있다. 점막이 완전히 위축되면 활성산소의 생성이 감소하는 경향을 보이는데, 이는 dROMs와 PGI/PGII 비율의 상관관계 및 dROMs와 AOPPs 간의 순위 상관 경향에서 뒷받침된다. 이러한 경향은 MAG에서는 관찰되지 않았는데, 이는 두 위염의 염증 양상이 다르기 때문이다.
AOPPs는 산화 스트레스의 결과를 반영하는 지표로, AAG에서 네오안티젠(새로운 항원) 형성을 유도할 수 있다 [15]. 따라서 AAG 초기 단계에서 AOPPs의 역할은 남아 있는 점막 조직의 존재 또는 산화 스트레스에 의해 자가면역 반응이 유지되는 것과 연관될 수 있다.
한편, NO 수치는 AAG와 MAG 환자 간 비교에서, 그리고 위축 단계 및 ECL-H에 따른 분석에서도 유의한 차이가 없었다. 그러나 두 군 모두 기존 문헌에 비해 높은, 독성 수준의 NO 수치를 보였다.
본 연구에서 가장 주목할 만한 결과는 AAG 환자에서 8-OHdG 수치가 매우 낮았다는 점이다. 8-OHdG는 돌연변이를 유발하는 산화적 DNA 손상 지표이며, 암 발생 위험을 나타내는 대표적인 마커이다. MAG 환자에서 AAG보다 8-OHdG 수치가 높은 것은 MAG에서 선암으로 진행할 위험이 상대적으로 높다는 기존 지식과 일치한다.
또한, AAG 환자 중 H. pylori 감염 병력이 있는 환자는 순수 자가면역성 위염 환자보다 8-OHdG 수치가 유의하게 높아, H. pylori 감염이 유전자 손상 축적에 기여함을 보여준다. ROC 곡선 분석에서도 8-OHdG 수치 28.1(결합체/10⁵ dG)을 기준으로 AAG와 MAG 환자를 구분할 수 있었으며, 전체 정확도는 77%, 특이도는 95%로 매우 높았다. 8-OHdG 수치가 기준치 이하인 경우 MAG의 오즈비는 8%였다.
기존 연구에 따르면 AAG와 MAG의 차이는 염증 양상 차이로 설명될 수 있다. MAG에서는 광범위한 대식세포 침윤이 특징적이나, AAG에서는 거의 관찰되지 않는다. 대식세포는 H. pylori 유도 위염에서 주요 산화 스트레스 유발 인자로 작용하며, 이로 인한 DNA 손상이 MAG 환자의 암 진행을 촉진한다 [29]. 대식세포 침윤은 Correa의 발암 경로에서 이형성 및 암으로 진행을 유발하는 핵심 염증 반응이며, 이러한 침윤이 없는 경우 암 발생은 매우 드문 것으로 알려져 있다.
본 연구는 두 위염 모두에서 산화 스트레스가 존재하지만, MAG에서는 8-OHdG를 통한 특정한 유전자 손상이 발생하고 AAG에서는 상대적으로 이러한 손상이 제한적임을 보여준다. 이는 MAG 환자의 암 발생 위험이 AAG보다 높은 이유를 설명할 수 있다.
만성 위축성 위염의 염증 환경에서 사이토카인 역시 중요한 역할을 한다. 산화 스트레스, 염증 반응 조절, 자가면역 과정에서의 역할을 고려하여 본 연구에서는 AAG와 MAG 환자의 위점막 내 IL-10(항염증성)과 TNFα(친염증성) 수치를 측정하였다.
그 결과, MAG 환자에서 IL-10 수치가 AAG 환자보다 유의하게 높았으며, 특히 진행 단계 MAG 환자에서 진행 단계 AAG 환자보다 IL-10 수치가 높았다. 이는 H. pylori 감염에 의한 광범위한 만성 염증과 대식세포의 활발한 유입이 MAG의 특징이라는 점과 일치한다. 이러한 염증 환경에서 위점막은 IL-10을 포함한 방어 및 항염증 시스템을 보다 적극적으로 활성화하는 것으로 추정된다.
반면, TNFα 수치는 AAG와 MAG 환자 간, 위축 단계 또는 H. pylori 감염 여부에 관계없이 유의한 차이가 없었다. 이는 염증 자극 및 기전의 차이에도 불구하고 대식세포 또는 림프구 매개 염증 반응 모두에서 TNFα가 일정하게 활성화되어 있음을 시사한다.
다만, IL-10과 TNFα 모두 위암 발생에 있어 친종양성과 항종양성 기능을 동시에 가질 수 있기 때문에 [30], 본 연구 결과는 해석에 있어 신중함이 필요하다.
Study limitations
본 연구는 내재적 한계와 외재적 한계를 모두 가지고 있다.
우선 내재적 한계로는, 본 연구가 후향적(retrospective) 연구라는 점을 들 수 있다. 다만, 본 연구는 특정 환자를 선택적으로 모집한 것이 아니라 모든 환자를 순차적으로 등록하였기 때문에 후향적 연구의 한계가 어느 정도 감소되었다.
또한, 전체 환자 수가 비교적 적다는 점은 연구 결과의 일반화에 있어 한계로 작용할 수 있다. 그러나 최근 수년간 자가면역성 위염에 대해 많은 임상 연구들이 비교적 대규모로 발표되고는 있으나, 기본 과학적 관점에서 이처럼 심층적으로 다룬 대규모 연구는 지난 3년간 거의 없었다는 점을 고려해야 한다.
더불어, 위암으로 진행된 말기 환자가 본 연구에 포함되지 않았다는 점도 최종 결론을 내리는 데 있어 한계로 작용한다. 본 연구는 모두 전암성 병변 단계에 해당하는 환자들을 대상으로 했기 때문이다.
마지막으로, 위점막의 항산화 방어체계에 대한 평가가 이루어지지 않았다는 점도 또 다른 한계로 볼 수 있다.
그럼에도 불구하고, 본 연구는 AAG에서 산화 스트레스와 염증의 잠재적 표적을 평가한 최초의 연구로서, AAG 및 MAG 환자에서 염증으로부터 단백질 및 유전자 손상으로 이어지는 새로운 병리 기전을 탐색할 수 있는 연구의 기초를 마련하였다. 향후 연구에서는 보다 많은 H. pylori 관련 MAG 환자를 포함한 추가 연구가 필요하며, 이를 통해 본 연구 결과의 재현성과 정확성을 더욱 확립할 필요가 있다.
<Abstract>
Introduction: Oxidative stress, which characterizes inflammatory and autoimmune diseases, is involved in atrophic gastritis progression. We aimed to compare the presence and patterns of oxidative stress in autoimmune atrophic gastritis (AAG) and multifocal atrophic gastritis (MAG), investigating its role in disease progression and the development of genomic damage.
Materials and methods: In this study, 120 consecutive patients with atrophic gastritis (70 AAG and 50 MAG) were collected. Serum/plasma dynamic reactive oxygen metabolites (dROM test-spectrophotometry), nitric oxide (NO-ELISA), advanced oxidation protein products (AOPPs-spectrophotometry), tissue levels of cytokines (IL-10 and TNFα-ELISA), and 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) (HPLC-ED) were evaluated.
Results: No significant differences in dROMs, NO, and AOPP levels were demonstrated between AAG and MAG. In AAG patients, those with early atrophy exhibited higher levels of dROMs compared to those with advanced stages (p = 0.03), and those with early ECL-hyperplasia (ECL-H) exhibited higher dROMs and AOPP levels compared to those with advanced hyperplasia (p = 0.02). 8-OHdG levels were significantly higher in MAG patients than in AAG patients (p = 0.001). A ROC curve showed that patients with low 8-OHdG levels had a very low OR of belonging to the MAG group. A positive linear correlation was observed among serological biomarkers of atrophy and dROMs (p = 0.004). IL-10 was higher in patients with MAG vs. those with AAG (p = 0.008), and it was also higher when patients were sub-grouped according to the OLGA stages (p = 0.01).
Conclusion: Inflammatory responses and oxidative stress characterize atrophic gastritis, irrespective of etiology. However, a boost in inflammation-induced genomic damage is observed only in MAG, since AAG showed significantly lower 8-OHdG levels. Therefore, oxidative stress seem to play a minor role in the development of carcinoid and gastric cancer in AAG, and this finding may explain the lower risk of tumors in these patients.
Keywords: 8-hydroxydeoxyguanosine; autoimmune atrophic gastritis; gastric cancer; genomic damage; multifocal atrophic gastritis; oxidative stress.
Pelizzaro F, Cardin R, Maddalo G, Palo M, Minotto M, Carlotto C, Fassan M, Farinati F, Zingone F.
Front Med (Lausanne). 2025 Jun 4;12:1583833. doi: 10.3389/fmed.2025.1583833.
INTRODUCTION
자가면역 위축성 위염(AAG)은 위체부와 기저부의 선(gland)이 점진적으로 파괴되는 만성 면역매개 염증성 위질환이다 [1, 2]. AAG는 감작된 T 세포의 침윤이 특징이며, 이는 H⁺/K⁺ ATPase를 표적으로 하는 자가항체(벽세포 자가항체, APCA)와 내인성 인자(intrinsic factor)를 표적으로 하는 자가항체(내인성 인자 항체, AIF) 사이의 복합적인 상호작용으로 발생한다 [1]. 병태생리학적으로 AAG의 주요 특징은 위산 분비의 점진적 소실이며, 이로 인해 위 점막 손상이 발생한다 [2].
다초점 위축성 위염(MAG)은 이와는 구별되는 형태의 위 손상으로, 헬리코박터 파일로리(H. pylori) 감염이 주요 원인으로 밝혀져 있다. H. pylori 감염은 초기에는 위 전정부(antrum)를 주로 손상시키지만, 장기간 감염이 지속되면 전체 위에 염증이 확산되는 '판위염(pangastritis)'으로 발전한다 [3].
AAG와 MAG 모두 위축성 변화와 이형성 재구성(metaplastic rearrangement)을 동반하며, 이로 인해 신생물(종양) 합병증의 위험이 증가한다 [4–7]. 특히 MAG가 AAG보다 신생물 발생 위험이 더 높다.
OLGA 병기 체계는 위 전정부와 체부의 위축 정도를 통합하여 평가하는 국제적 위축성 위염 분류 시스템으로, 위축성 위염의 병기(단계)를 수치화하여 위암 및 이형성(상피내 신생물) 발생 위험을 예측할 수 있다 [8, 9]. 이는 Correa가 제시한 위암 발생 경로(cascade of events)에 기반을 둔다 [10].
또한 AAG에서는 양성 경과를 보이는 경우가 대부분인 제1형 위 신경내분비 종양(type I gastric carcinoid, gNET)의 발생률이 높다. 이는 무산증(achylia), 고가스트린혈증(hypergastrinemia), 그리고 점진적인 ECL(enterocromaffin-like) 세포 증식(ECL-H)의 결과로 발생한다 [4–6].
이러한 병태생리 과정에서 산화 스트레스(oxidative stress)가 중심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 산화 스트레스는 자유 라디칼(free radical)의 생성과 제거 사이의 불균형으로 인해 발생하며, 자유 라디칼은 외부에 unpaired 되어진 매우 반응성이 높은 원자 또는 분자를 의미한다. 여기에는 활성 산소종(reactive oxygen species)과 활성 질소종(reactive nitrogen species)이 포함된다 [11].
최근 연구에서는 산화 스트레스가 만성 염증 유지에 관여할 뿐 아니라, 자가면역질환과 암 발생에도 기여하는 것으로 보고되고 있다. 이는 자유 라디칼의 축적으로 인한 단백질 및 유전체 손상이 원인이다 [12].
예를 들어, advanced oxidation protein products (AOPPs)는 산화성 물질과 혈장 단백질이 반응하여 생성되는 산화 단백질로, 그 축적은 단백질 손상과 제거 기전의 불균형에 의해 발생한다 [13, 14]. AOPPs는 산화적으로 변형된 항원을 유도하여 새로운 항원(neo-antigen)의 노출과 그에 따른 자가항체 형성을 유발함으로써 자가면역질환에 관여하는 것으로 알려져 있다 [15–18]. 또한 AOPPs는 암 발생과도 관련이 있으며, 위암 환자에서 AOPPs 수치가 정상 대조군보다 높다는 연구도 있다 [19].
8-hydroxydeoxyguanosine(8-OHdG) 형성은 발암 과정과 관련된 대표적인 산화적 유전체 손상으로, 본 연구팀은 이전 연구에서 만성 위축성 위염 환자에서 8-OHdG가 정상 대조군에 비해 점진적으로 축적되는 것을 보고한 바 있다 [20, 21].
본 연구의 연구 배경은 다음과 같다. 대부분의 염증성 질환과 마찬가지로 위염 또한 조직 내 자유 라디칼 생성 증가를 특징으로 할 수 있다는 가설에 기반한다. 여러 연구에서는 H. pylori 감염으로 인한 산화 스트레스와 위 점막 내 대식세포 침윤 간의 연관성을 제시하였다. 대식세포는 '호흡 폭발(respiratory burst)'을 통해 자유 라디칼을 생성하여 산화 스트레스를 유발하는 주요 세포이다 [22].
현재까지 AAG의 발생과 암으로의 진행 과정에서 산화 스트레스와 관련 손상에 대한 연구는 없었다. 이에 본 연구는 AAG와 MAG 환자에서 산화 스트레스의 정도를 평가하고, 두 위염 유형 간 암으로의 진행 위험 차이와 관련하여 산화 스트레스 표적에 차이가 존재하는지를 규명하는 것을 목적으로 한다.
PATIENTS and METHODS
본 전향적 연구는 2017년부터 2018년까지 이탈리아 파도바대학교병원 소화기내과에서 관리된 자가면역 위축성 위염(AAG) 환자 70명과 다초점 위축성 위염(MAG) 환자 50명을 대상으로 수행되었다. 본 연구는 헬싱키 선언(Declaration of Helsinki)에 따라 시행되었으며, 기관 윤리위원회(CESC)의 승인을 받았다(승인번호: 3312/AO/14 prot. 0034435). 모든 환자는 연구 참여에 앞서 서면 동의서를 작성하였다. 흡연, 음주, 암, 기타 질환의 병력이 있는 환자는 연구에서 제외하였다.
상부 위장관 내시경 중 시행된 조직검사는 시드니 시스템(Sydney System)을 기준으로 진행되었으며, 전정부(antrum)에서 2개, 위각부(incisura angularis)에서 1개, 체부(body)에서 2개의 조직을 채취하였다. 또한 내시경에서 육안적으로 확인되는 병변이 있는 경우 해당 부위에서도 조직을 추가로 채취하였다. 본 연구의 특이적 분석을 위해 MAG 환자는 전정부에서, AAG 환자는 체부에서 각각 2개의 추가 조직을 더 채취하였으며, 해당 조직은 −80°C에 보관하였다.
또한 모든 환자에서 말초혈액 10mL를 채취하였고, EDTA 4mL 또는 통합 분리 시스템(Integrated separator) 8.5mL을 첨가하였다. 이후 혈액 샘플을 원심분리한 뒤 −20°C에서 보관하였다.
모든 환자를 대상으로 위 기능과 관련된 실험실 데이터를 수집하였으며, 특히 AAG 환자의 경우 펩시노겐 I (PGI), 펩시노겐 II (PGII), 총 가스트린(total gastrin), 크로모그라닌 A(chromogranin A), 그리고 벽세포 자가항체(APCA) 및 내인성 인자 항체(AIF)의 존재 여부를 평가하였다.
헬리코박터 파일로리(H. pylori) 감염 여부는 혈중 H. pylori 항체 양성, 조직검사 양성, 또는 과거 감염 이력이 명확히 확인된 경우를 기준으로 AAG와 MAG 환자 모두에서 평가하였다. 연구에 포함된 대부분의 환자가 정기적인 추적관찰 프로그램에 포함되어 있었기 때문에, AAG 환자 중에서는 H. pylori 활성 감염이 확인된 환자가 1명에 불과했으며, MAG 환자군에서는 6명의 H. pylori 활성 감염 환자가 확인되었다.
Reactive oxygen metabolites (dROMs)
유리 라디칼 유도체(derivatives of free radicals)를 평가하기 위해 dROMs 검사를 실시하였으며, 해당 검사는 제조사의 지침에 따라 Diacron International(이탈리아 그로세토)에서 개발한 dROM 테스트를 이용하여 540nm 파장에서 분광광도법(spectrophotometry)으로 측정하였다.
검사 결과는 다음 공식에 따라 U CARR 단위로 표현하였다.
U CARR = (시료의 흡광도 / 표준용액의 흡광도) × [표준용액 농도]
여기서, 시료의 흡광도(Abs sample)와 표준용액의 흡광도(Abs calibrator)는 각각 측정된 흡광도 값이며, [표준용액 농도]는 사용된 동결건조 표준용액의 농도로, 기준값은 300 U CARR(1 U CARR = 0.08 mg H₂O₂/dL)이다.
측정값은 다음과 같이 분류하였다.
320 U CARR 미만: 경계치(borderline)
321–340 U CARR: 경도(mild)
341–400 U CARR: 중등도(moderate)
400 U CARR 초과: 고도(high)
Advanced oxidation protein products (AOPP)
혈장 AOPP 수치는 chloramines-T 상당물질(µmol/L)로 표현하였으며, Witko-Sarsat가 개발한 분광광도법을 이용하여 측정하였다 [13].
Nitric oxide (NO)
혈청 내 산화질소(NO) 수치는 안정적인 분해산물인 질산염(nitrate)과 아질산염(nitrite)의 축적을 측정하는 분광광도법을 이용하여 평가하였으며, 상업용 키트(Oxford Biomedical Research, USA)를 사용하였다. NO 수치는 µmol/L 단위로 표현하였다. 문헌에 따르면 NO 수치가 0.1mM 미만일 경우 정상으로 간주하였다 [23].
Cytokine expression in tissue
단백질 추출을 위해, 단백질 분해효소 억제제(cocktail of protease inhibitors, Sigma-Aldrich, Milan, Italy)가 포함된 용해버퍼(lysis buffer)를 시료에 첨가하였다. 이후 시료를 균질화(homogenization)한 뒤 상등액(supernatant)을 분리하여 −80°C에 보관하였다.
조직 내 단백질 농도는 BCA 단백질 정량법(BCA Protein Assay, Thermo Scientific Pierce, Rockford, Illinois, USA)을 이용하여 540nm 파장에서 분광광도법으로 측정하였다.
위 점막 내 인터루킨-10(IL-10)과 종양괴사인자 알파(TNFα) 측정을 위해, 제조사의 지침에 따라 시료를 준비하였다(Human IL-10 ELISA kit 및 Human TNFα ELISA Kit, Immunological Sciences, Rome, Italy). 이후 흡광도는 450nm 파장에서 분광광도법으로 측정하였다. 희석된 IL-10 및 TNFα 농도는 희석배수(dilution factor)를 곱하여 최종 농도로 환산하였으며, 결과는 pg/mL 단위로 표현하였다.
8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG)
본 분석은 기존 연구에서 기술한 방법에 따라 세 단계로 수행하였다.
(1) Wizard Genomic DNA Purification Kit (Promega Italia, Milano)를 이용한 유전체 DNA 추출,
(2) Nuclease P1 및 alkaline phosphatase를 이용한 DNA 가수분해,
(3) 전기화학 검출기가 장착된 HPLC(HPLC-ED, ESA Coulochem II 5200 A, Bedford, MA)를 이용한 8-OHdG 측정.
8-OHdG 수치는 10⁵개의 디옥시구아노신(deoxyguanosine, dG) 당 8-OHdG 결합체의 개수로 표현하였다 [20].
Pathological evaluations
파라핀 포매된 조직검체는 숙련된 병리학자에 의해 평가되었으며, 위축 정도는 OLGA 병기 시스템에 따라 분류하였다 [8]. H. pylori 감염 여부는 H&E 염색, Alcian-PAS 염색, 그리고 Giemsa 염색을 통해 평가하였다.
MAG 환자의 경우 위암 발생 위험, AAG 환자의 경우 위암뿐 아니라 신경내분비 종양 발생 위험을 고려하여, 환자들을 다음과 같이 OLGA 병기에 따라 하위 분류하였다.
MAG: OLGA 0–2단계 → '조기(early)' 단계, OLGA 3–4단계 → '진행(advanced)' 단계
AAG: OLGA 0 또는 1단계 → '조기(early)' 단계, OLGA 2–4단계 → '진행(advanced)' 단계
또한, AAG 환자는 신경내분비 변화(Neuroendocrine alteration, H-ECL) 유무에 따라 추가로 세분화하였다. H-ECL은 다음 기준에 따라 분류하였다.
0 = 없음(absent)
1 = 선상 변화(linear)
2 = 미세 결절형(micronodular)
3 = 결절형(nodular)
4 = 선종양성 변화(adenomatoid)
5 = 카르시노이드 종양(carcinoid) [24]
H-ECL 0~2단계는 '조기(early)' H-ECL로, 3~5단계는 '진행(advanced)' H-ECL로 정의하였다.
Statistical analysis
정량적 데이터 비교는 적절한 경우에 따라 비모수 독립 t검정(unpaired t-test), Kruskal–Wallis 검정, Mann–Whitney U 검정을 사용하였다. 변수 간 상관관계 분석은 단순 회귀분석(simple regression)과 Spearman 순위 상관분석(Spearman’s rank correlation)을 이용하였다.
AAG와 MAG 환자를 구분하기 위한 8-OHdG 수치의 기준값(cut-off)을 확인하기 위해 ROC 곡선을 사용하였다. 모든 통계 분석은 SPSS(Statgraphics)를 이용하여 수행하였으며, p값이 0.05 미만(양측검정 기준)일 경우 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다.
RESULTS
Epidemiology and clinical features
본 연구에 포함된 환자들의 기초 특성은 표 1에 제시되어 있다.
MAG 환자와 비교했을 때, AAG 환자는 연령이 더 낮았으며(평균 60.9세 vs. 69.7세, p = 0.0007), 여성의 비율이 유의하게 높았다(83% vs. 54%; p = 0.0006). 예상한 바와 같이, 현재 또는 과거 H. pylori 감염은 MAG 환자에서 AAG 환자보다 유의하게 높게 나타났다(85% vs. 38.6%; p < 0.0001). MAG는 정의상 과거 H. pylori 감염의 결과로 간주되지만, MAG 환자의 15%에서는 활성 H. pylori 감염이나 명확한 H. pylori 제균 치료 병력이 확인되지 않았다.
두 군 모두에서 OLGA 2단계가 가장 흔했으나, 해당 단계의 비율은 AAG 환자군이 MAG 환자군보다 유의하게 높았다(71.4% vs. 46%; p = 0.0001). 두 군 모두 OLGA 4단계 위염을 보인 환자는 없었다.
AAG 환자에서는 이형성(dysplasia) 또는 신생물 병변이 관찰되지 않았으나, MAG 환자 11명(22%)에서는 조직검사에서 이형성이 확인되었다.
Markers of oxidative stress in AAG and MAG
AAG와 MAG 환자 간 dROMs, NO, AOPPs 수치에서는 유의한 차이가 관찰되지 않았으나, AAG 환자에서 AOPPs 수치가 더 높은 경향을 보였다(p = 0.09) (표 2).
그럼에도 불구하고, AAG 환자에서는 ‘조기(early)’ OLGA 단계에서의 dROMs 수치가 ‘진행(advanced)’ OLGA 단계에 비해 유의하게 높았으며(p = 0.03), ‘조기’ MAG 단계와 비교했을 때도 dROMs 수치가 유의하게 높았다(p = 0.03). 또한, AAG 환자 내에서 dROMs 수치는 ECL-H의 ‘조기’ 단계에서 ‘진행’ 단계보다 유의하게 높게 나타났다(p = 0.02) (표 3).
유사하게, AAG 환자 중 ECL-H가 없는 그룹에서 AOPPs 수치가 ECL-H가 있는 모든 단계의 환자에 비해 유의하게 높았으며(p = 0.008), 낮은 ECL-H 단계(0–2) 환자가 높은 ECL-H 단계(3–5) 환자보다 AOPPs 수치가 유의하게 높았다(p = 0.02). 이형성(dysplasia) 유무에 따른 마커 수치의 차이는 두 군 간에 관찰되지 않았다.
Genomic damage: 8-OHdG
조직 시료에서 평가한 8-OHdG 결합체(adduct)의 수는 AAG 환자에서 통계적으로 유의하게 낮았다(중앙값 10.75 결합체/10⁵ dG, 95% 신뢰구간 4.6–24.7) 반면, MAG 환자에서는 더 높았다(중앙값 16.2 결합체/10⁵ dG, 95% 신뢰구간 5.7–63.1; p = 0.001) (그림 1).
8-OHdG의 판별 기준값(cut-off)은 28.1로 설정되었으며, 이 기준을 통해 AAG 환자와 MAG 환자를 구분할 수 있었다. ROC 곡선 분석 결과, AUC는 0.72, 민감도는 50%, 특이도는 92.5%, 양성 예측값은 80%, 음성 예측값은 75.5%였다. 전체 정확도는 77%였다. 8-OHdG 수치가 기준값 이하인 환자에서 MAG 발생의 오즈비(OR)는 0.08로 나타났으며(p = 0.0002) (그림 2),
H. pylori 감염 병력이 있으면서 치료를 받은 환자군에서 8-OHdG 수치는 ‘순수’ 자가면역성 위염 환자에 비해 유의하게 높았다(중앙값 14.51 결합체/10⁵ dG, 95% 신뢰구간 12.6–23.6 vs. 6.5, 95% 신뢰구간 2.7–13.55, Mann–Whitney U 검정 p = 0.01). 이형성(dysplasia) 유무에 따른 8-OHdG 수치 차이는 유의하지 않았다.
Cytokine tissue expressions
MAG 환자에서 IL-10 수치는 AAG 환자에 비해 유의하게 높았다(중앙값(사분위범위, IQR) 114.02 (198.57) vs. 45.0 (71.22), p = 0.008). 또한, MAG 환자의 ‘조기(early)’ 및 ‘진행(advanced)’ OLGA 단계 모두에서 AAG 환자의 동일 단계와 비교했을 때 IL-10 수치가 유의하게 높았다(p = 0.01).
반면, TNFα 수치 비교에서는 AAG와 MAG 환자 간, MAG 환자의 조기와 진행 단계 간, H. pylori 양성 AAG와 음성 AAG 환자 간, 그리고 ECL 양성 AAG와 음성 AAG 환자 간 모두에서 통계적으로 유의한 차이가 관찰되지 않았다.
AAG 환자 내에서는 H. pylori 감염 병력 유무에 따라 IL-10 수치에 유의한 차이가 있었다(Mann–Whitney U 검정). H. pylori 감염 병력이 있는 환자는 중앙값 43.81(95% 신뢰구간 39.35–255.71), 감염 병력이 없는 환자는 중앙값 51.51(95% 신뢰구간 24.51–153.73)로 나타났다.
TNFα 수치에서는 유사한 차이를 확인하지 못했으며, 평균값 비교 결과 H. pylori 감염 병력 유무에 따라 각각 77.14 ± 38.73, 77.61 ± 38.73으로 유의한 차이가 없었다(Student's t-test).
Correlations
AAG 환자에서 비모수 분포를 고려하여 Spearman의 상관계수를 이용한 순위 상관분석(rank correlation analysis)을 통해 dROMs 수치, AOPPs, NO 수치와 생화학적 혈액 지표들 간의 연관성을 평가하였다. 그 결과, dROMs와 AOPPs 간에 통계적으로 유의한 상관관계가 확인되었다(p = 0.02). 반면, MAG 환자에서는 유의한 상관관계가 관찰되지 않았다. 또한, AAG 환자에서 PGI/PGII 비율은 dROMs 수치와 유의한 상관관계를 보였으며(p = 0.004), 이는 위축성 위염의 위 기능 저하 정도와 산화 스트레스 지표 간의 연관성을 시사한다.
DISCUSSION
과도한 활성산소(유리 라디칼, free radicals)를 제거할 수 있는 효소적 및 비효소적 항산화 물질의 존재는 생체 내 항상성 유지에 필수적이다(레독스 균형, redox balance) [12]. 실제로 활성산소의 과잉 생성 또는 항산화제 결핍은 단백질, 지질, 핵산 손상을 포함한 다양한 손상의 원인이 될 수 있다 [12]. 이러한 레독스 균형의 이상이 자가면역질환을 포함한 여러 질환의 발생과 유지에 관여할 것으로 가설이 제시되고 있다 [12]. 또한, 산화 스트레스로 인한 손상은 위암 및 식도암 등에서 이미 입증된 바와 같이 발암 과정을 유발하고 유지하는 요인으로 알려져 있다 [20, 25, 26].
산화적 손상은 8-OHdG(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine) 수치를 측정함으로써 평가할 수 있으며, 8-OHdG는 위암에서 증가되어 나타나는 대표적인 DNA 손상 지표이다. 아울러, 사이토카인은 발암 및 자가면역 과정 모두에 관여하며, 이는 염증 반응의 친염증/항염증 균형에 직접적인 영향을 미친다.
위축성 위염은 잘 알려진 전암성 상태로, 위염의 유형에 따라 암으로의 진행 위험이 다르게 나타난다 [3, 4]. AAG는 다초점 H. pylori 관련 위축성 위염(MAG)에 비해 선암 발생 위험이 낮은 것으로 알려져 있다. 그러나 AAG에서는 위산 분비 감소 또는 소실에 대한 반응으로 ECL 세포의 과형성을 통해 제1형 위 신경내분비종양(카르시노이드)의 발생 위험이 증가한다 [4].
산화 스트레스의 역할은 H. pylori 위축성 위염 및 위암에서 AOPPs, 산화성 유전자 손상, 질소화 손상의 평가를 통해 이미 연구된 바 있으며, 이들 지표는 건강한 대조군에 비해 증가하는 것으로 나타났다 [20]. 그러나 현재까지 AAG 환자에서 산화 스트레스의 역할과 이로 인한 발암 가능성에 대한 연구는 없었다. 이에 본 연구는 AAG 환자와 MAG 환자에서 산화 스트레스로 인한 손상의 정도를 비교하였다.
본 연구에서 관찰된 역학적 및 병리학적 특징은 기존 문헌과 일치하였다. 특히 AAG에서 여성 환자의 높은 비율 [27]과 AAG 환자에서 동반 또는 과거의 이형성·신생물 병변이 거의 없는 점 [4, 28]은 MAG 환자와 뚜렷한 대조를 이룬다.
AAG와 MAG 모두에서 산화 스트레스 관련 지표(dROMs, NO, AOPPs)는 높은 수치를 보였으나 두 군 간 유의한 차이는 없었다. 암 진행 위험이 높은 MAG, 그리고 신경내분비 종양 발생 위험이 존재하는 AAG의 특성을 고려하여, 본 연구에서는 OLGA 병기를 기준으로 MAG 12단계 및 AAG 01단계를 ‘조기(early)’, MAG 34단계 및 AAG 24단계를 ‘진행(advanced)’으로 구분하였다.
흥미롭게도, AAG의 조기 단계에서 dROMs 수치는 진행 단계보다 높았으며, 조기 AAG와 조기 MAG 간 비교에서도 유의한 차이를 보였다. 또한, AAG 환자 내에서도 ECL 세포 과형성(ECL-H)이 없는 경우 또는 ECL-H가 조기 단계일 때 dROMs와 AOPPs 수치가 높게 나타났다.
이러한 결과는 AAG에서 산화 스트레스가 질병 초기 위점막 손상에 중요한 역할을 할 가능성을 시사한다. 진행된 위축성 변화에서는 위점막 자체가 소실되어 산화 스트레스의 표적이 사라지지만, 위염 초기에는 잔존하는 위선 조직이 산화 스트레스의 직접적인 표적이 될 수 있다. 점막이 완전히 위축되면 활성산소의 생성이 감소하는 경향을 보이는데, 이는 dROMs와 PGI/PGII 비율의 상관관계 및 dROMs와 AOPPs 간의 순위 상관 경향에서 뒷받침된다. 이러한 경향은 MAG에서는 관찰되지 않았는데, 이는 두 위염의 염증 양상이 다르기 때문이다.
AOPPs는 산화 스트레스의 결과를 반영하는 지표로, AAG에서 네오안티젠(새로운 항원) 형성을 유도할 수 있다 [15]. 따라서 AAG 초기 단계에서 AOPPs의 역할은 남아 있는 점막 조직의 존재 또는 산화 스트레스에 의해 자가면역 반응이 유지되는 것과 연관될 수 있다.
한편, NO 수치는 AAG와 MAG 환자 간 비교에서, 그리고 위축 단계 및 ECL-H에 따른 분석에서도 유의한 차이가 없었다. 그러나 두 군 모두 기존 문헌에 비해 높은, 독성 수준의 NO 수치를 보였다.
본 연구에서 가장 주목할 만한 결과는 AAG 환자에서 8-OHdG 수치가 매우 낮았다는 점이다. 8-OHdG는 돌연변이를 유발하는 산화적 DNA 손상 지표이며, 암 발생 위험을 나타내는 대표적인 마커이다. MAG 환자에서 AAG보다 8-OHdG 수치가 높은 것은 MAG에서 선암으로 진행할 위험이 상대적으로 높다는 기존 지식과 일치한다.
또한, AAG 환자 중 H. pylori 감염 병력이 있는 환자는 순수 자가면역성 위염 환자보다 8-OHdG 수치가 유의하게 높아, H. pylori 감염이 유전자 손상 축적에 기여함을 보여준다. ROC 곡선 분석에서도 8-OHdG 수치 28.1(결합체/10⁵ dG)을 기준으로 AAG와 MAG 환자를 구분할 수 있었으며, 전체 정확도는 77%, 특이도는 95%로 매우 높았다. 8-OHdG 수치가 기준치 이하인 경우 MAG의 오즈비는 8%였다.
기존 연구에 따르면 AAG와 MAG의 차이는 염증 양상 차이로 설명될 수 있다. MAG에서는 광범위한 대식세포 침윤이 특징적이나, AAG에서는 거의 관찰되지 않는다. 대식세포는 H. pylori 유도 위염에서 주요 산화 스트레스 유발 인자로 작용하며, 이로 인한 DNA 손상이 MAG 환자의 암 진행을 촉진한다 [29]. 대식세포 침윤은 Correa의 발암 경로에서 이형성 및 암으로 진행을 유발하는 핵심 염증 반응이며, 이러한 침윤이 없는 경우 암 발생은 매우 드문 것으로 알려져 있다.
본 연구는 두 위염 모두에서 산화 스트레스가 존재하지만, MAG에서는 8-OHdG를 통한 특정한 유전자 손상이 발생하고 AAG에서는 상대적으로 이러한 손상이 제한적임을 보여준다. 이는 MAG 환자의 암 발생 위험이 AAG보다 높은 이유를 설명할 수 있다.
만성 위축성 위염의 염증 환경에서 사이토카인 역시 중요한 역할을 한다. 산화 스트레스, 염증 반응 조절, 자가면역 과정에서의 역할을 고려하여 본 연구에서는 AAG와 MAG 환자의 위점막 내 IL-10(항염증성)과 TNFα(친염증성) 수치를 측정하였다.
그 결과, MAG 환자에서 IL-10 수치가 AAG 환자보다 유의하게 높았으며, 특히 진행 단계 MAG 환자에서 진행 단계 AAG 환자보다 IL-10 수치가 높았다. 이는 H. pylori 감염에 의한 광범위한 만성 염증과 대식세포의 활발한 유입이 MAG의 특징이라는 점과 일치한다. 이러한 염증 환경에서 위점막은 IL-10을 포함한 방어 및 항염증 시스템을 보다 적극적으로 활성화하는 것으로 추정된다.
반면, TNFα 수치는 AAG와 MAG 환자 간, 위축 단계 또는 H. pylori 감염 여부에 관계없이 유의한 차이가 없었다. 이는 염증 자극 및 기전의 차이에도 불구하고 대식세포 또는 림프구 매개 염증 반응 모두에서 TNFα가 일정하게 활성화되어 있음을 시사한다.
다만, IL-10과 TNFα 모두 위암 발생에 있어 친종양성과 항종양성 기능을 동시에 가질 수 있기 때문에 [30], 본 연구 결과는 해석에 있어 신중함이 필요하다.
Study limitations
본 연구는 내재적 한계와 외재적 한계를 모두 가지고 있다.
우선 내재적 한계로는, 본 연구가 후향적(retrospective) 연구라는 점을 들 수 있다. 다만, 본 연구는 특정 환자를 선택적으로 모집한 것이 아니라 모든 환자를 순차적으로 등록하였기 때문에 후향적 연구의 한계가 어느 정도 감소되었다.
또한, 전체 환자 수가 비교적 적다는 점은 연구 결과의 일반화에 있어 한계로 작용할 수 있다. 그러나 최근 수년간 자가면역성 위염에 대해 많은 임상 연구들이 비교적 대규모로 발표되고는 있으나, 기본 과학적 관점에서 이처럼 심층적으로 다룬 대규모 연구는 지난 3년간 거의 없었다는 점을 고려해야 한다.
더불어, 위암으로 진행된 말기 환자가 본 연구에 포함되지 않았다는 점도 최종 결론을 내리는 데 있어 한계로 작용한다. 본 연구는 모두 전암성 병변 단계에 해당하는 환자들을 대상으로 했기 때문이다.
마지막으로, 위점막의 항산화 방어체계에 대한 평가가 이루어지지 않았다는 점도 또 다른 한계로 볼 수 있다.
그럼에도 불구하고, 본 연구는 AAG에서 산화 스트레스와 염증의 잠재적 표적을 평가한 최초의 연구로서, AAG 및 MAG 환자에서 염증으로부터 단백질 및 유전자 손상으로 이어지는 새로운 병리 기전을 탐색할 수 있는 연구의 기초를 마련하였다. 향후 연구에서는 보다 많은 H. pylori 관련 MAG 환자를 포함한 추가 연구가 필요하며, 이를 통해 본 연구 결과의 재현성과 정확성을 더욱 확립할 필요가 있다.
<Abstract>
Introduction: Oxidative stress, which characterizes inflammatory and autoimmune diseases, is involved in atrophic gastritis progression. We aimed to compare the presence and patterns of oxidative stress in autoimmune atrophic gastritis (AAG) and multifocal atrophic gastritis (MAG), investigating its role in disease progression and the development of genomic damage.
Materials and methods: In this study, 120 consecutive patients with atrophic gastritis (70 AAG and 50 MAG) were collected. Serum/plasma dynamic reactive oxygen metabolites (dROM test-spectrophotometry), nitric oxide (NO-ELISA), advanced oxidation protein products (AOPPs-spectrophotometry), tissue levels of cytokines (IL-10 and TNFα-ELISA), and 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) (HPLC-ED) were evaluated.
Results: No significant differences in dROMs, NO, and AOPP levels were demonstrated between AAG and MAG. In AAG patients, those with early atrophy exhibited higher levels of dROMs compared to those with advanced stages (p = 0.03), and those with early ECL-hyperplasia (ECL-H) exhibited higher dROMs and AOPP levels compared to those with advanced hyperplasia (p = 0.02). 8-OHdG levels were significantly higher in MAG patients than in AAG patients (p = 0.001). A ROC curve showed that patients with low 8-OHdG levels had a very low OR of belonging to the MAG group. A positive linear correlation was observed among serological biomarkers of atrophy and dROMs (p = 0.004). IL-10 was higher in patients with MAG vs. those with AAG (p = 0.008), and it was also higher when patients were sub-grouped according to the OLGA stages (p = 0.01).
Conclusion: Inflammatory responses and oxidative stress characterize atrophic gastritis, irrespective of etiology. However, a boost in inflammation-induced genomic damage is observed only in MAG, since AAG showed significantly lower 8-OHdG levels. Therefore, oxidative stress seem to play a minor role in the development of carcinoid and gastric cancer in AAG, and this finding may explain the lower risk of tumors in these patients.
Keywords: 8-hydroxydeoxyguanosine; autoimmune atrophic gastritis; gastric cancer; genomic damage; multifocal atrophic gastritis; oxidative stress.