Ⅰ. 서 론
건성안(dry eye)은 안구건조증이라 불리며 흔하게 나 타나는 안질환 중 하나로 인구의 고령화, 유해한 환경에 노출 증가로 인해 꾸준히 증가하는 추세이다. 건성안의 대표적인 증상으로는 건조감, 충혈, 이물감, 통증 및 시 각 장애 등이 있으며 정도에 따라 삶의 질에도 부정적인 영향을 미치게 된다.
건성안의 발생은 눈물생성부족(aqueous tear-deficiency dry eye)과 눈물증발과다(evaporative dry eye), 술잔세포 (goblet cell)의 밀도 감소, 높은 삼투압(hyper-osmolarity), 마이봄샘기능장애(meibomian gland dysfunction) 및 안구 표면의 염증(inflammation) 등을 포함한 여러 요 인에 의해 복합적으로 나타나는 것으로 알려져 있다. DEWS (dry eye workshop) 보고서에 따르면 안구표면 염증이 수반되는 염증성 건성안은 만성적 질환이며, 불 편감, 시력의 감소 및 눈물막 불안정 등 다양한 증상을 유발하는 다요인성 안구 표면 질환으로 정의된다.1) 건성 안 환자의 약 40~65%는 임상적으로 유의한 염증이 있 으며, 국내 염증성 건성안의 비율은 최근 몇 년 사이 미 국의 40~60%보다 높은 55~70%로 추산되고 있다.2-7) 향후 환경오염, 전자기기 사용, 미세먼지 증가 등으로 염증성 건성안은 더욱 증가될 것으로 예측된다.
염증성 건성안의 경우 안구표면이 건조해지면 표면 상 피세포는 인터루킨-1β(interleukin-1β, IL-1β), IL-6, IL-8, 종양괴사인자-α(tumor necrosis factor-α, TNF- α) 및 matrix metalloproteinase-9(MMP-9) 등의 염 증과 관련된 생체표지자(biomarker)를 분비한다. 생체표 지자 중 MMP-9은 조직 손상 후 세포외기질의 재생에 관여하는 펩티드(peptide)로 염증초기에 분비되고, IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α의 분비를 촉진하며, 염증이 진행되 는 동안 조직 내에 지속적으로 축적되기 때문에 염증 확 인에 가장 이상적인 생체표지자로 알려져 있다.8-10) 안구 표면 질환이 있는 경우에 눈물 내 MMP-9의 농도가 높 아지고, 건성안 판단의 지표로 사용되는 눈물의 삼투압이 정상보다 높은 경우에도 MMP-9의 농도가 높아진다고 알 려져 있어 MMP-9의 농도는 건성안과도 관련이 있다고 보고되었다.10) 다른 선행연구에서는 건성안 환자의 30%에 서 MMP-9 활성이 증가하였다고 보고하였으며, MMP-9 활성이 증가하여 눈물막이 불안정해진다고 하였다.6,11)
또한 MMP-9은 각막상피세포의 밀착연접(tight junction) 을 파괴하여 세포장벽의 기능장애를 일으키기 때문에 염 증세포의 이동 및 상피세포의 박리를 촉진하고 궁극적으 로 각막 염색(staining)과 통증을 유발하며, 눈물막 안 정성을 파괴하여 눈물막파괴시간(tear break-up time, TBUT)을 감소시킨다는 결과가 보고되었다.2,9-13)
정상안의 눈물 내 MMP-9의 농도는 3-40 ng/mL, 건성안 환자의 MMP-9 농도는 41 ng/mL 이상으로2)MMP-9의 농도는 건성안의 정도와 상관성이 있다고 보 고되었다.10) 따라서 임상에서는 눈물 내 MMP-9의 농 도를 생체표지자로 활용하여 염증성 건성안을 진단하는 InflammaDry(RPS Diagnostics; Sarasota, FL, USA) 가 개발되었고, MMP-9의 농도가 41 ng/mL 이상인 경 우를 염증성 건성안으로 진단하고 있다.14)
임상에서 건성안 진단에 사용되는 방법은 OSDI(ocular surface disease index, OSDI) 설문검사, 눈물막파괴 시간검사 및 쉬르머검사(Schirmer test), 각·결막의 염 색 검사 등이 있다. Lanza 등15)은 쉬르머검사와 TBUT 검사가 MMP-9 검사 결과와 상관성이 없어 안구표면 염증상태를 판단할 수 없다고 하였다. Begley 등16)은 안 구의 염증상태를 판단하는 각·결막의 염색과 각·결막 충혈(hyperemia) 상태 평가 방법은 건성안과 관련이 있 으며, 중등도와 중도의 건성안 환자의 65%에서 각막염 색이 관찰되었다고 하였고, OSDI 검사에서 건성안으로 판정된 환자의 8~57%에서도 각·결막 염색이 관찰되었 다고 보고되었다.17-19) 따라서 눈물검사와 각결막 염색 및 충혈 평가 중 염증성 건성안과 관련이 있는 검사를 찾아내는 것은 건성안 판별과 치료에 도움이 될 것이라 생각된다.
건성안은 원인이 다양하기 때문에 원인에 따른 치료가 수반되어야 한다. 염증성 건성안의 경우에는 MMP-9의 발현을 억제하는 약물처방을 해야 하는데14) 아직까지 임 상에서는 비염증성 건성안과 염증성 건성안을 구분하지 않아 부적절한 치료가 진행된다고 보고되었다.11) 또한 MMP-9은 안검연염, 결막이완증(conjunctival chalasis), 원추각막(keratoconus), 봄철각결막염(vernal keratoconjunctivitis), 마이봄샘질환(meibomian gland disease) 및 쇼그렌증후군(Sjögren's syndrome)의 경우에도 농 도가 증가하기 때문에20-22) 염증성 건성안과 구분이 명 확하지 않는 실정이다.
따라서 임상에서 사용하고 있는 건성안 검사방법으로 염증성과 비염증성 건성안을 선별할 수 있다면 건성안의 증상에 따라 효과적으로 치료할 수 있을 것으로 생각되 어 본 연구에서는 임상에서 사용되고 있는 검사방법(쉬 르머검사, 눈물막 파괴시간검사, OSDI, 결막 충혈, 각막 염색)을 조합하여 염증성 건성안을 감별진단(screening) 할 수 있는 알고리즘을 제시하고자 하였다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 대상
안질환이 없는 건강한 20~30대 젊은 성인 162안(남 자: 58안, 여자: 104안)을 대상으로 진행하였고 대상자 중 콘택트렌즈 착용자의 경우에는 검사 전 1주일간 콘택 트렌즈를 착용하지 않도록 하였다. 모든 검사과정과 규 약은 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB, 승인번호: EU19-10)의 승인을 받아 실시하였으 며, 연구에 참여한 대상자에게 실험 목적과 검사 방법에 대하여 구두와 서면으로 충분히 설명한 후 동의를 얻고 검사를 진행하였다.
2. 연구 방법
염증성 건성안 검사와 임상에서 건성안 판별을 위해 사 용되는 눈물검사 및 염증관련 검사는 아래와 같이 진행하 였고 눈물의 재생시간과 안구 피로를 고려하여 각각의 검 사는 10분의 간격을 두고 시행하였으며, 각각의 검사는 오차를 최소화하기 위해 단일 검사자가 시행하였다.
1) 염증성 건성안 검사법
(1) MMP-9 검사
인공눈물을 구결막 부위에 2방울 점안한 후 검사용 흡 수지로 눈물을 흡수시키고 MMP-9 항체가 고정되어 있 는 스트립(strip)과 눈물을 흡수한 흡수지를 겹치도록 위 치시켜 조립한 후 조립된 키트의 샘플 창을 통해 0.5% casein과 0.1% tween 20이 포함된 PBS(phosphate buffered saline) 완충용액 70 μL 분주하여 20~30분 후 스트립에 나타나는 붉은색 라인을 통하여 염증의 유·무를 확인하였다(Fig. 1).
2) 건성안 자각 증상 설문검사
(1) OSDI 검사
건성안과 관계가 있는 일반적인 사항에 관한 12개 항 목으로 구성된 OSDI 설문지를 연구 대상자에게 배포한 후 자신이 느끼는 증상을 체크하도록 하였다. 설문검사 점수는 1~100점으로 나타나며 높은 점수일수록 건성안 의 증상이 더 심한 것으로 해석된다. 본 연구에서는 선 행연구 결과23)를 기준으로 설문검사 값이 총 12점 이상 인 경우를 건성안으로 간주하였다.
3) 눈물 검사
(1) 눈물막파괴시간 검사
형광용액을 점안한 후 세극등 현미경을 사용하여 눈물 막이 파괴되는 시간을 측정하였다. 형광용액 염료가 포 함된 용지(Haag-Streit Strips, Haag-Streit, USA)를 식염수에 적신 후 대상자의 눈물 층에 염색하여 눈을 여 러 번 깜박이게 하여 형광염료가 눈물 막에 충분히 용해 된 것을 확인한 후 눈물막에 첫 번째 균열이 보이는 때를 초 단위로 측정하였다. 정확도를 위해 3회 반복 측정하여 평균값을 사용하였으며, 본 연구에서는 선행연구 결과24) 를 기준으로 5초 미만인 경우 건성안으로 분류하였다.
(2) 쉬르머 검사
쉬르머 검사는 Schirmer tear®(EagleVision Inc., Menphis, TN, USA)를 이용하고, 점안마취는 하지 않 았다. 쉬르머 검사지의 한쪽 끝을 접어 아래눈꺼풀 바깥 쪽 1/3 지점에 아래눈꺼풀을 당긴 후 접힌 부분이 결막 낭 내로 삽입 후 눈을 감게 하였다. 5분이 지난 후 쉬르 머 검사지를 제거하여 젖은 부분의 길이를 mm 단위로 측정하였다. 본 연구에서는 선행연구 결과25)를 기준으로 측정값이 5 mm 미만인 경우 건성안으로 분류하였다.
4) 염증 관련 안구표면 검사
(1) 결막 충혈(Conjunctival hyperemia)
결막 충혈 평가는 CCLRU(Cornea and Contact Lens Research Unit) 기준에 따라 세극등 현미경을 사용하 여 충혈의 정도에 따라 grade 0(정상)-grade 3(심한 충혈) 등급으로 나누어 평가하였다.
(2) 각막 염색(Corneal staining)
각막 염색 평가는 CCLRU 기준에 따라 세극등 현미 경을 사용하여 염색 정도에 따라 grade 0(정상)-grade 3(심한 염색) 등급으로 나누어 평가하였다.
5) 통계 처리
MMP-9 값을 기준으로 분류한 염증성 건성안과 임상 검사 결과간의 상관성은 카이제곱검정(Chi-squared)을 통해 분석하였고, 각각의 임상 검사방법의 염증성 건성 안의 감별능력을 확인하기 위해서는 ROC(Receiver Operate Characteristics) 커브를 통해 민감도와 특이 도를 평가하고, 곡선아래면적(Area Under the Curve, AUC)을 정확도의 지표로 활용하였다. 모든 통계 분석은 통 계프로그램 Medcalc Version 17.5.5(MedCalc Software, Mariakerke, Belgium)을 사용하였고 p값이 0.050 미 만일 때 통계적으로 유의한 것으로 판단하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 대상자
건성안 감별은 남성 29명(58안), 여성 52명(104안) 총 81명(162안)을 대상으로 하였고 대상자의 평균 나이는 24.55±3.67세였다. 대상자 중 44명(88안, 54.30%)은 콘택트렌즈 착용자였고, 각막굴절교정술을 받은 사람은 8명(16안, 9.90%)이었다. 건성안 검사 결과 총 대상자의 쉬르머 검사값은 11.78±6.85 mm, 눈물막파괴시간 검 사값은 4.04±1.08초, OSDI 점수는 22.52±16.05점, 각막 염색은 1.49±0.58, 결막 충혈은 0.98±0.52 이었 다(Table 1).
2. MMP-9을 이용한 염증성 건성안 분류
대상자 81명(162안)을 대상으로 MMP-9을 이용하여 염증성 건성안을 분류한 결과 대상자의 77.20%인 125안 에서 MMP-9 양성 반응이 나타났으며, 22.80%인 27안 에서 MMP-9 음성 반응을 보였다. 성별에 따른 MMP-9 양성, 음성 반응을 확인한 결과 성별 간의 유의한 차이 를 보이지 않았다(p=0.064).
3. 염증성 건성안 감별을 위한 눈물검사법 비교
눈물검사법과 염증성 건성안 감별법인 MMP-9 검사 와의 상관성을 확인하기 위하여 각 검사법의 건성안 판 별 검사값을 기준으로 분석하였다. 쉬르머 검사값은 5 mm 미만을 건성안으로 분류하였고, 쉬르머 검사에 의해 판별된 건성안과 정상안의 경우에는 MMP-9 양성반응을 보인 경우가 각각 81.30%, 76.70%로 나타났고, 음성 반 응을 보인 경우는 18.70%, 23.30%로 서로 유의한 상관 성을 보이지 않았다(p=0.682). 눈물막파괴시간 검사값은 5초 미만을 건성안으로 분류하였고, 눈물막파괴시간 검사 에 의해 분류한 건성안과 정상안의 경우에는 MMP-9 양 성반응을 보인 경우가 각각 77.00%, 77.80%, 음성 반응 을 보인 경우는 23.00%, 22.20%로 눈물막파괴시간 검 사값은 MMP-9 검사결과와 상관성이 없었다(p=0.934). OSDI 점수는 12점 이상을 건성안으로 분류하였고, OSDI 검사법에 의해 분류한 건성안과 정상안의 경우에는 MMP-9 양성반응을 보인 경우가 81.40%, 66.00%, 음성 반응을 보인 경우는 18.60%, 34.00%로 OSDI 검사값은 MMP-9 검사결과와 유의한 상관성을 나타내었다(p=0.038), (Table 2).
4. 염증성 건성안 감별을 위한 각결막 표면 검사법 비교
염증과 관련된 결막충혈 및 각막 염색 검사법은 CCLRU 기준에 따라 4단계로 평가하여 grade 1 이상인 경우를 건성안으로 판단하였다. 결막충혈은 grade 1을 기준으로 분류한 건성안과 정상안의 경우에는 MMP-9 양성반응을 보인 경우가 각각 83.20%, 8.00%, 음성 반응을 보인 경 우는 16.80%, 92.00%로 나타났다. 각막 염색은 grade 1 을 기준으로 정상안과 건성안을 분류하고, 건성안과 정상 안에서 MMP-9 양성 반응을 보인 경우는 각각 95.20%, 65.70%, 음성 반응을 보인 경우는 2.80%, 34.30%로 결 막충혈과 각막염색은 MMP-9 검사결과와 유의한 상관성 이 있는 것으로 나타났다(p<0.001), (Table 2).
5. 염증성 건성안 감별을 위한 각 검사법의 민감도, 특이도, 정확도
염증성 건성안 감별진단용으로 임상 검사 값의 유용 성을 평가하기 위해 ROC curve를 이용해 각 검사의 민 감도와 특이도를 분석한 결과 민감도는 결막 충혈이 96.80%, OSDI는 76.80%, 각막염색은 55.20%로 결막 충혈이 가장 높은 민감도를 보였고, 쉬르머 검사와 눈물 막파괴시간 검사는 민감도가 낮았다. 특이도는 쉬르머 검사가 91.89%, 각막염색이 86.49%, 눈물막파괴시간 검사가 83.78%, 결막충혈이 48.56%, OSDI는 40.58% 로 쉬르머 검사가 가장 높은 특이도를 보였다. ROC 커 브를 이용한 정확도 분석 결과에서 AUC 값은 결막 충 혈이 0.727, 각막 염색이 0.708, OSDI가 0.587로 결막 충혈과 각막염색이 높은 정확도를 보였다(Table 3).
6. 염증성 건성안 감별진단을 위한 검사법 알고리즘의 민감도, 특이도, 정확도
MMP-9 검사 결과와 유의한 상관성이 있는 OSDI, 결막 충혈, 각막 염색을 이용하여 염증성 건성안 감별진 단에 가장 유용한 알고리즘을 제안하고자 세 가지 검사 를 조합하여 민감도, 특이도, 정확도를 확인한 결과는 Table 4와 같다. ‘OSDI, 결막 충혈, 각막 염색’ 세 가지 검사결과를 모두 반영할 경우 민감도는 44.00%, 특이도 는 100.00%, AUC 값은 0.720로 높은 정확도를 보였다 (p<0.001). 두 가지 검사결과를 반영한 경우의 민감도, 특이도 및 AUC 값은 ‘OSDI, 각막 염색’ 결과를 반영한 경우에는 각각 44.00%, 94.59%, 0.693로 나타났고 (p<0.001), ‘OSDI, 결막 충혈’ 결과를 반영한 경우에는 76.80%, 75.68%, 0.762(p<0.001), ‘결막 충혈, 각막 염색’ 검사결과를 반영한 경우에는 52.80%, 97.30%, 0.750로 나타났다(p<0.001). 이들 결과를 종합하면 ‘OSDI, 결막 충혈’ 검사결과 또는 ‘결막 충혈, 각막 염색' 검사결 과를 반영한 검사에서 가장 큰 AUC 값을 보이고, 민감 도와 특이도도 높아(Table 4), (Fig. 2), 이 두 가지 검 사를 활용하는 방법이 염증성 건성안 감별진단에 유용할 것으로 판단되었다.
Ⅳ. 고 찰
건성안은 전 세계 인구의 절반 이상이 갖고 있는 흔한 안과질환이며 최근에는 더 빠르게 증가하고 있다. 임상 적으로 유의한 염증은 건성안 환자의 약 절반에서 발생 한다는 보고되었고,15) 본 연구에서도 전체 대상자의 절반 이상인 77.2%에서 MMP-9 양성 반응을 나타내었다.
눈물의 수성층이 부족한 건성안의 경우에는 인공눈물 의 점안이 자극감을 줄여주고 각결막의 손상을 막는 효과 가 있지만26) 염증성 건성안에서는 염증 감소와 MMP-9 의 농도 감소에 영향을 미치지 않는다고 보고되었고, 건 성안의 치료방법 중 하나인 눈물점 폐쇄의 경우에도 마 찬가지로 염증 감소와 MMP-9의 농도 변화에 영향을 주지 않는다고 보고되었다.27) 그러나 염증성 건성안의 경우, 국소적인 코르티코스테로이드(corticosteroid)나 사이클로스포린(cyclosporine)과 같은 항염제를 처방할 경우에만 MMP-9과 염증성 사이토카인(cytokines)의 농도를 감소시킬 수 있다고 보고되었다.28,29) 따라서 건 성안 환자가 급증하는 가운데 건성안의 원인을 파악한 근본적 치료는 매우 중요할 것으로 생각된다.
비행 환경을 시뮬레이션한 환경에서 건성안에 대한 영향을 조사한 Teson 등30)의 연구에서는 비행 환경에 노출 후 건성안 증상이 악화되고 눈물의 MMP-9 수치 가 유의하게 증가하였다고 보고하였고, 또 다른 연구에 서는31) 정상안과 건성안 환자 모두 건조한 환경 스트레 스에 의해 건성안 증상이 나타나거나 악화되었다고 보고 되었다. 이와 같이 건성안은 환경적 영향을 많이 받는데 최근에는 전자기기의 사용, 콘택트렌즈 착용자 증가, 매 연과 미세먼지 등의 환경오염 물질의 증가로 건성안 및 염증성 건성안 환자가 증가되는 추세이다.
임상에서 건성안을 판단하는 방법은 꾸준히 발전되어 왔으나 염증성 건성안의 감별방법은 크게 발전되지 않았 고, 최근에는 염증성 건성안을 진단하는 방법으로는 염 증의 생체표지자인 MMP-9을 이용한 검사법이 일부에 서 활용되고 있다. 그러나 안검연염, 원추각막, 봄철각결 막염, 마이봄샘질환(meibomian gland dsease), 쇼그렌 증후군(Sjögren's syndrome) 및 갑상선질환의 경우에도 MMP-9 농도가 증가하기 때문에20-22,32) MMP-9 검사 로 염증성 건성안과 염증성 안과질환의 구분이 쉽지 않 을 것으로 판단된다. 따라서 염증성 건성안의 치료가 잘 진행되기 위해서는 염증성 건성안의 감별법이 개발되어 야 한다. 선행연구2)에서 OSDI 설문 검사 점수를 건성안 판단 기준에 포함시킬 경우 MMP-9 검사의 양성예측도 와 음성예측도에 차이가 있다고 보고되었고, 염증의 증 상을 나타는 각막 염색이 없는 환자에서도 MMP-9 양 성 반응이 나타나는 등 하나의 검사방법 만을 사용하면 염증성 건성안 진단의 정확도가 떨어지기 때문에 염증성 건성안을 감별진단하기 위해서는 여러 검사방법을 종합 하는 알고리즘이 필요하다고 판단된다.
Messmer 등24)은 임상에서 주로 쓰이는 눈물 검사 중 쉬르머 검사와 눈물막파괴시간 검사가 MMP-9 수치 사 이에 유의한 상관성이 있다고 보고하였으나 본 연구에서 는 상관성을 보이지 않았다. 또한 선행연구에서 자각적 증상을 통해 건성안을 평가하는 설문검사 중 하나인 OSDI 설문 검사 값은 MMP-9의 양성 반응과 유의한 상 관성이 있다고 보고하였으나,23) Lanza 등15)은 MMP-9 수치와 dry eye questionnaire 5(DEQ 5)가 서로 상관 성이 없다고 보고하였다. 그러나 OSDI 검사를 통해 건 성안으로 판단된 대상자의 8~57%에서 각·결막 염색이 확인되었고,16,18) 중등도 및 심한 건성안 환자의 65%에 서 각막 염색을 관찰되었다고 보고되었으며,15) 각·결막 염색은 MMP-9 활성과 상관성이 있고 건성안의 증상이 심할수록 MMP-9 활성이 높아진다고 보고되었다.11) 이 는 눈물의 MMP-9이 각막 상피의 밀착연접을 약하게 만들어 각막 상피 박리에 관여하며 각막 상피세포 장벽 기능의 이상, 각막 상피의 손상 등에 영향을 주었기 때 문으로30) 본 연구에서도 MMP-9 검사 결과와 각막 염 색 검사 결과가 높은 상관성을 보였다.
눈물검사 방법 중 쉬르머 검사, 눈물막파괴시간검사, OSDI, 결막충혈과 각막염색을 기준으로 MMP-9과의 상관성을 분석한 본 연구결과 쉬르머 검사와 눈물막파괴 시간검사는 MMP-9 양성 반응과 상관성을 보이지 않았 고, OSDI 점수, 결막충혈과 각막염색 유·무는 MMP-9 양성 반응과 높은 상관성을 보였다. 이 결과를 활용하여 MMP-9 검사와 상관성을 보인 OSDI, 결막충혈과 각막 염색의 검사방법을 조합하여 각각의 알고리즘에 대한 민 감도와 정확도를 평가한 결과 민감도, 특이도, 정확도가 높은 경우는 ‘OSDI, 결막 충혈’의 조합과 ‘결막 충혈, 각막 염색’의 조합으로 민감도, 특이도, 정확도가 ‘OSDI, 결막 충혈’의 조합에서는 각각 76.8%, 75.7%, 0.762, ‘결막 충 혈, 각막 염색’의 조합에서는 각각 52.8%, 97.3%, 0.750 로 나타나 매우 높은 정확도를 보였다. 따라서 OSDI, 결 막충혈, 각막염색을 조합하는 검사방법은 MMP-9을 이용 하는 Inflammadry의 민감도 85%, 특이도 94%33)보다 는 다소 낮은 민감도와 특이도를 나타내지만 염증성 건 성안 감별진단에 유용하게 사용 될 수 있을 것으로 판단 된다.
Ⅴ. 결 론
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임상에서 사용되는 검사 중 OSDI, 결막 충혈, 각 막 염색은 염증성 건성안과 상관관계가 있었고, 염 증성 건성안 감별진단에 유용하였다.
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‘OSDI, 결막 충혈’ 조합과 ‘결막충혈, 각막 염색' 조합의 염증성 건성안에 대한 민감도와 특이도는 MMP-9 검사 결과와 유사한 민감도와 정확도를 보였다.
따라서 ‘OSDI, 결막 충혈’ 조합과 ‘결막충혈, 각막 염 색'의 조합이 염증성 건성안의 감별진단에 유용할 것으 로 사료된다.