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Soonchunhyang Med Sci > Volume 22(2); 2016 > Article
Adipokines, Superoxide Dismutases와 유증상 두개 내 동맥경화성 협착의 진행

ABSTRACT

Objective

We aimed to investigate the relationship between adipokines and antioxidation enzyme and the risk of progression of symptomatic intracranial atherosclerotic stenosis (ICAS).

Methods

Of 409 patients who participated in the TOSS-2 (trial of cilostazol in symptomatic intracranial stenosis-2) study, 52 patients showed progression of symptomatic ICAS on magnetic resonance angiography at seven months after an index stroke. We randomly selected 20 patients with progression and 20 age- and sex-matched control patients. We serially collected blood sample initially, one month, and seven months after an index stroke. Then, multiplex analysis of biomarkers was performed for adiponectin, resistin, leptin, and superoxide dismutase-1, 2, 3.

Results

Demographic features and risk factors such as hypertension, diabetes, and smoking history were comparable between the two groups. Control group showed higher adiponectin levels at 7 months than progression group (P=0.05) and a significant increasing trend (P for trend=0.01). Resistin, leptin, and superoxide dismutase-1, 2, 3 levels were not different between the progression and control group initially, one month, and seven months after an index stroke.

Conclusion

Increase of adiponectin level showed protective effect in the progression of ICAS. Resistin, leptin, and superoxide dismutase- 1, 2, 3 levels are not different between the groups. Further large numbers of patients with longer follow-up studies are needed.

서 론

두개 내 동맥경화성 협착(intracranial atherosclerotic stenosis)은 뇌졸중을 일으키는 중요한 원인이며 특히 동양인, 히스패닉, 흑인에서 더 흔한 원인이다[1,2]. 백인종의 경우 약 8%–10% 정도를 차지하지만 동양인에서 비율은 50%에 달한다는 보고가 있을 만큼 흔하다[3]. Warfarin-Aspirin Symptomatic Intracranial Disease (WASID) trial에서 보면 두개 내 동맥에 50%–99% 협착이 있는 경우 1년 재발률이 15% 정도로 알려져 있다[4]. 동맥경화반은 진행하므로 두개 내 동맥경화성 협착도 시간에 따라 진행하며 이러한 진행은 실제 임상적인 뇌졸중 재발의 중요 예측인자로 보고된 바가 있다[5]. 하지만 이러한 협착진행이 일어나는 기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않다.
Adipokines 혹은 adipocytokines은 지방조직에서 분비되는 cytokine이다. 1994년 leptin이 발견된 이래 adiponectin, resistin 등 여러 가지 adipokines가 확인되었다. Adiponectin은 동맥경화증을 억제하는 효과가 있어 관상동맥질환 발생과 역비례관계가 있다고 알려져 있다[6]. Leptin과 resistin은 동맥경화증의 위험인자로 생각된다[7]. 하지만 이런 관계는 주로 관상동맥질환에서 알려진 것이고 두개 내 동맥경화성 협착에서는 알려진 바가 없다.
이에 본 연구자는 두개 내 동맥경화성 협착이 진행하는 환자와 그렇지 않은 환자에게 adiponectin, leptin, resistin의 양이 차이가 있을 것이라는 가설을 세우고 이를 확인하고자 한다. 또한 동맥경화증과 관련된 항산화효소인 superoxide dismutase (SOD)-1, 2, 3의 양과 두개 내 동맥경화성 협착의 진행과의 관계를 확인하고자 하였다.

대상 및 방법

1. 연구대상

Trial of cilostazol in symptomatic intracranial stenosis-2 (TOSS-2) 연구는 급성뇌경색 14일 이내에 내원한 환자 중 두개 내 동맥경화성 협착이 확인된 환자를 대상으로 cilostazol 혹은 clopidogrel을 배정한 이중맹검 임상시험연구이다[8]. 투약 7개월 후 magnetic resonance angiography (MRA)를 시행하였다. 협착의 정도는 정상, 경미, 중등도, 심함, 폐색의 5단계로 구분하였다. 이에 대한 판정은 환자의 임상정보를 모르는 2명의 신경과 전문의가 결정하였고 두 사람의 의견이 다른 경우 세 번째 신경과 전문의와 함께 세 명의 동의로 결정되었다. 7개월 이후에 시행한 후속 MRA에서 협착의 정도가 1단계 이상 진행한 경우 진행으로 판정하였다[8]. 대상 환자 409명 중 52명(12.7%)에서 협착이 진행되었다. 진행한 환자 중에서 20명을 무작위로 선택하고 진행군으로 하고, 진행하지 않은 환자군에서 연령, 성별에 따라 20명을 선택하여 대조군으로 설정하여 연구를 진행하였다.

2. 혈액의 채취, 보관 및 분석

환자가 임상시험을 시작할 때, 이후 1개월, 7개월째 환자의 혈액을 채취하였다. 하룻밤 공복 후에 다음날 아침 금식상태에서 ethylenediaminetetraacetic acid가 들어있는 진공튜브에 정맥혈을 채취하였고 4°C에서 3,000 G로 원심분리하여 혈장을 분리하고 이를 -70°C 상태에서 보관하였다. 보관된 혈장을 나중에 해동하여 측정하였다.
다중비드면역측정법(multiplex bead immunoassay)을 이용하여 측정하였고 Luminex-100 system (Luminex Co., Austin, TX, USA)과 XY Platform (Luminex Co.)을 사용하였다. MasterPlexTM QT software (ver. 1.2; MiraiBio Inc., South San Francisco, CA, USA)를 사용하여 형광자료를 분석하였다. Adiponectin, resistin과 leptin의 분석에는 Millipore 8-Plex Panel (Millipore, Billerica, MA, USA)을 사용하였다. SOD-1, 2, 3의 분석에는 영인프론티어 6-Plex Panel (Youngin Frontier, Seoul, Korea)을 사용하였다. 기타 모든 분석방법은 제조업체의 규약을 따랐다.

3. 통계분석

연속변수는 Kolmogrov-Smirov test상 정규분포를 가정할 수 있는 경우 평균±표준편차로 표시하였고 그렇지 않은 경우 중간값(interquartile range)으로 표시하였다. 정규분포를 하는 경우 Student t-test를 사용하였고 그렇지 않은 경우 Mann-Whitney U-test를 사용하였다. 범주형 변수인 경우 chi-square test를 이용하였다. 진행군과 대조군 사이의 비교와 시간에 따른 adipokines와 SOD의 변화를 비교하기 위해 반복측정 이원배치분산분석(repeated measure two-way analysis of variance)을 이용하였다.

결 과

진행군과 대조군의 기본 특징은 큰 차이가 없었다(Table 1). 뇌졸중 발생 당시의 나이는 진행군에서 62.8±11.8세, 대조군에서 62.5±9.6세로 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 위험인자인 고혈압, 당뇨, 흡연, 뇌졸중의 가족력, 고지혈증 병력도 차이가 없었다. 뇌경색 이후 나타나는 신경학적 장애로 나타내는 지표인 National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS)도 양쪽 군에 차이가 없었다. 초기 low-density lipoprotein (LDL), high-density lipoprotein (HDL), 혈당, C-reactive protein (CRP), hemoglobin A1c (HbA1c)도 양쪽 군에 차이가 없었다. 또한 7개월째 LDL, HDL, 혈당, CRP, HbA1c도 역시 차이가 없었다. 초기 MRA에서 확인된 협착의 정도와 진행 유무도 특별한 관계는 없었다. 이 임상연구에서는 aspirin을 모두 사용하고 cilostazol 혹은 clopidogrel을 투약하였는데 이러한 투여 약물과 두개 내 혈관의 협착 진행은 특별한 관계가 없었다.
Adiponectin은 1개월째 통계적으로 유의하지 않은 차이가 있었고(P = 0.09), 7개월째는 유의하게 진행군에서 낮았다(P = 0.05)(Table 2). 또한 대조군에서 adiponectin은 증가되는 추세가 있었으나(P for trend= 0.01) 진행군은 그러한 경향이 없었다(P for trend= 0.32). Resistin, leptin은 모든 시기에 양쪽 군과 특별한 차이가 없었다. SOD-1, 2, 3도 모든 시기에 양쪽 군과 특별한 차이가 없었다. Resistin, leptin, SOD-1, 2, 3 모두 증가 혹은 감소되는 추세는 없었다.

고 찰

두개 내 동맥경화성 협착 환자에서 7개월 후에 시행한 MRA 진행군과 대조군을 구분하여 adiponectin, leptin, resistin, SOD-1, 2, 3의 차이를 살펴본 바에 의하면 대조군에서 7개월째 adiponectin이 통계적으로 높았고 증가되는 추세가 확인되었다. 본 연구는 두개 내 동맥경화성 협착의 진행에 adiponectin이 보호효과가 있을 가능성을 보인 연구이다. 이는 adiponectin이 동맥경화증 진행을 억제한다는 기존 보고와 일치한다[6]. Leptin, resistin, SOD-1, 2, 3은 모든 시기에 특별한 차이는 없었다.
관상동맥질환의 경우 adipokine인 adiponectin, leptin, resistin과 관상동맥질환의 진행이 관련되어 있다는 보고가 있다[9,10]. 비만인 경우 adiponectin은 감소하고 leptin과 resistin은 증가하는데 이로 인해 염증이 증가하고 동맥경화증이 진행하게 된다[11]. Adiponectin은 동맥경화증을 억제하는 효과가 있어 관상동맥질환 발생과 역비례관계가 있다고 알려져 있다[6]. 실험적인 연구에서 혈관민무늬근 증식을 억제하고 대식세포가 foam cell로 변화하는 것을 막아준다[12,13]. 또한 국내 환자를 대상으로 한 연구에서 두개 내 동맥경화성 협착 환자군이 소혈관질환, 두개 내 혈관 동맥경화증, 심장색전증과 같은 다른 원인의 뇌졸중 환자에 비해 adipokine이 낮다는 보고가 있다[14].
Leptin은 지방세포에서 만들어진 호르몬으로 배고픔을 억제하며 반대작용을 하여 배고픔을 느끼게 하는 물질은 ghrelin이다. 두 가지 호르몬 모두 시상하부 arcuate nucleus의 수용체에 작용하여 에너지 항상성을 조절한다. Leptin에 대한 감수성이 떨어져서 비만이 생기게 된다[15]. Leptin은 interleukin-6와 구조와 모양이 비슷하여 염증 항진작용을 나타내어 동맥경화증을 유발한다[16]. 하지만 반대되는 보고도 많아 아직은 더 많은 연구가 필요하다[7].
Resistin은 동맥경화증의 위험인자이다. 원래 생쥐의 지방세포에서 분비되는 것이지만 인간의 경우 대식세포에서 주로 발현된다. ApoE knockout 생쥐에서 유의하게 많이 분비되고 동맥경화 염증반응에 중요한 monocyte chemotactic factor-1을 증가시켜 동맥경화를 유발시키는 것으로 생각된다[7].
혈장 SOD 수준이 낮을수록 경동맥의 내막-중막 두께(intimamedia thickness)가 커진다는 대규모 연구(n=3,234)가 있다[17]. 하지만 경동맥에 동맥경화반이 있는 경우 혈장 SOD가 특히 남자에게 증가되었다. 이는 SOD가 낮아서 동맥경화가 시작되지만 동맥경화반에서 SOD가 발현되므로 동맥경화반이 커질수록 SOD가 증가될 수도 있음을 보여준다. 하지만 우리 환자군의 경우 이러한 차이는 없었다.
본 연구는 다음과 같은 제약을 가지고 있다. 첫째, 환자군의 숫자가 작고 7개월이라는 추적 관찰기간이 짧다는 것이다. 이는 혹여 예후인자가 될 수 있었음에도 이를 찾지 못한 것으로 향후 더 많은 환자를 대상으로 확인하여야 할 문제이다. 둘째, 두개 내 동맥경화성 협착이 이미 많이 진행하여 뇌경색이 생긴 것이므로 이미 천정효과가 있어 resistin, leptin이나 SOD의 차이가 없었을 가능성도 있다. 추가적인 연구가 필요한 부분이다. 하지만 adiponectin이 두개 내 동맥경화성 협착의 진행에 보호효과가 있을 가능성을 확인하였다.

Table 1.
Baseline characteristics of study population
Characteristic Progression (n = 20) Controls (n = 20) P-value
Age (yr) 62.8 ± 11.8 62.5 ± 9.6 0.92
Men 10 (50) 11 (55) 0.75
Hypertension 12 (60) 16 (80) 0.17
Diabetes 9 (45) 8 (40) 0.75
Smoking 9 (45) 9 (45) 1
Family history of stroke 5 (25) 8 (40) 0.31
Hyperlipidemia 10 (50) 12 (60) 0.53
National Institutes of Health Stroke Scale 1 (0–3) 1 (0–4) 0.69
Initial LDL cholesterol (mg/dL) 120.9 ± 30.8 134.1 ± 56.9 0.37
Initial HDL cholesterol (mg/dL) 42.6 ± 13.4 46.2 ± 9.7 0.34
Initial glucose (mg/dL) 151.3 ± 61.8 150.1 ± 71.2 0.96
Initial CRP (mg/dL) 0.33 ± 0.36 0.28 ± 0.58 0.77
HbA1C (%) 7.15 ± 2.18 6.75 ± 1.82 0.53
7-month LDL cholesterol (mg/dL) 90.9 ± 32.2 103.2 ± 42.6 0.32
7-month HDL cholesterol (mg/dL) 45.0 ± 12.1 49.7 ± 10.6 0.21
7-month glucose (mg/dL) 122.9 ± 48.4 108.5 ± 20.4 0.23
7-month CRP (mg/dL) 0.87 ± 2.62 0.24 ± 0.70 0.32
7-month HbA1C (%) 6.23 ± 0.90 6.11 ± 1.07 0.72
Degree of stenosis
 Mild 6 (30) 6 (30) 1.00a)
 Moderate 11 (55) 11 (55)
 Severe 3 (15) 3 (15)
Medication: aspirin+cilostazol 10 (50) 10 (50) 1

Values are presented as mean± standard deviation, number (%), or median (interquartile range).

LDL, low-density lipoprotein; HDL, high-density lipoprotein; CRP, C-reactive protein; HbA1C, hemoglobin A1c.

a) Fisher’s exact test was used.

Table 2.
Adipokines and SODs showing univariate differences between progression and control groups
Cytokines Time point Progression (n = 20) Control (n = 20) P-value
Adiponectin (ng/mL) Baseline 6,839.9 (4,139.1–10,217.5) 9,813.6 (5,800.9–13,228.5) 0.30
1 mo 6,107.5 (5,012.6-11,704.3) 10,406.6 (7,036.7–13,767.7) 0.09
7 mo 7,804.8 (5,222.7–11,492.4) 11,804.9 (7,341.7–16,842.6) 0.05
Resistin (ng/mL) Baseline 17.7 (11.5–27.7) 15.9 (10.9–21.5) 0.07
1 mo 18.9 (9.9–27.2) 15.8 (11.8–22.9) 0.99
7 mo 18.6 (11.9–35.9) 17.2 (12.6–25.2) 0.82
Leptin (pM) Baseline 228.8 (128.9–548.9) 227.6 (173.3–597.9) 0.98
1 mo 209.0 (144.8–348.8) 174.3 (106.8–224.0) 0.31
7 mo 225.5 (93.2–452.1) 184.5 (104.6–356.8) 0.73
SOD-1 (ng/mL) Baseline 10.9 (5.7–45.7) 8.7 (5.2–27.0) 0.13
1 mo 5.6 (2.7–18.2) 10.2 (5.6–26.5) 0.99
7 mo 18.5 (4.4–55.8) 13.6 (9.0–18.0) 0.37
SOD-2 (ng/mL) Baseline 62.4 (30.0–104.9) 46.5 (27.6–68.6) 0.16
1 mo 52.1 (32.8–75.9) 54.2 (38.5–65.1) 0.98
7 mo 65.9 (40.9–107.6) 67.9 (39.4–87.6) 0.67
SOD-3 (ng/mL) Baseline 0.2 (0–4.0) 1.0 (0–10.1) 0.08
1 mo 0 (0–1.9) 0 (0–0.9) 0.91
7 mo 0.4 (0–4.35) 0.4 (0–0.7) 0.79

Values are presented as median (interquartile range). Repeated measure two-way analysis of variance was used.

SOD, superoxide dismutase.

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