Ⅰ. 서 론
각막내피세포는 모자이크 패턴으로 배열된 육각형 모양으로 각막의 5개 층 중에서 가장 안쪽에 위치한다. 출 생 시 각막내피세포의 밀도(corneal endothelial cell density, ECD)는 3,000~4,000 cells/mm2로 가장 높고, 자연적으로 재생이 불가능하여 연령이 증가할수록 세포의 수가 점차 줄어든다.1,2) 각막내피세포가 500 cells/mm2 이내로 줄어들게 되면 주변에 있는 세포들끼리 결합 되어 세포의 크기가 비대해지고, ECD가 줄어들게 되어 세포의 육각형 형태를 변형시킨다. 각막내피세포의 손상은 각막 부종과 기능부전을 가져오고 안구로 들어오는 빛을 산란시켜 각막의 투명도가 저하된다.3-5)
각막의 부종이나 혼탁이 관찰되면 각막의 내피세포 기능을 평가하기 위한 검사가 필요하게 된다. 이때 내피 세포 형태를 검사하는 방법으로 비접촉식 경면현미경이 있으며, ECD, 세포면적변이계수(coefficient of variation, CV) 그리고 육각형세포율(hexagonality, HEX)을 측정 한다. CV는 각막내피세포의 표준편차와 세포면적 평균을 통해 계산된 세포의 다양성(polymegathism)을 나타내며, HEX는 전체 각막내피세포 중 육각형비율을 측정 하여 세포의 다형성(pleomorphism)을 나타내는 데이터로 사용된다.6) 선행연구에서는 CV가 40% 초과인 경우, HEX가 50% 미만이면 각막 부종이 잘 일어날 수 있다고 하였다.7-9)
각막내피세포의 감소를 유발하는 요인으로 연령, 외상, 안내 수술, 녹내장, 콘택트렌즈 착용, 안구건조 등의 안과적 요인이 있다.8-10) 이러한 각막내피세포에 영향을 주는 관련 요인을 인지하고, 내피세포의 기능을 유지하는 것은 투명한 각막의 역할을 수행하는 데 매우 중요하다.
일본인을 대상으로 ECD를 측정한 선행연구11)에서는 연령이 증가할수록 ECD가 감소하는 경향을 보이며, 남성과 여성의 ECD는 각각 3,058.2±292.9 cells/mm2 와 3,142.9±306.3 cells/mm2로 유의한 차이가 있다고 하였다. 중국 초등학생을 대상으로 한 연구12)에서도 여학생의 ECD는 남학생보다 54.41 cells/mm2 만큼 높은 결과를 보였다. 국가별 ECD의 연구 결과를 보면, 나이지리아인13)은 2,610±372 cells/mm2, 태국인14)은 2,732±258 cells/mm2, 그리고 튀르키예인15)은 2,732±305 cells/mm2를 보였다. 최근 선행연구에서는 코로나바이러스-19의 대유행으로 코로나바이러스-19 감염 후에 ECD의 감소, CV의 증가, HEX가 감소된 결과가 보고되었다.16)
이렇게 각막내피세포 검사하는 것은 내피세포의 건강을 판단할 때 중요하게 사용된다. 이에 본 연구에서 건 강한 20대를 대상으로 각막내피세포의 데이터를 구축하고자 하였다. 나아가 각막내피세포를 세부적으로 성별, 굴절교정수술 여부, 콘택트렌즈의 착용여부 그리고 최근에 보고된 코로나바이러스-19 감염과 같은 다양한 요인에 따른 ECD, CV, HEX의 차이를 알아보고자 하였다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 대상
본 연구는 백석대학교 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB: BUIRB-202303-HR-005)의 승인을 받고 젊은 성인을 대상으로 연구의 목적과 방법에 관해 설명하고 연구 참여에 동의한 자를 대상자로 선정하였다. 연구대상자는 충청남도 일개 대학교에 재학 중인 20대 성인 남녀 87명(174안)이고, 2023년 3월부터 4월까지 시력, 굴절검사와 각막내피세포 검사를 시행 하였다.
대상자의 선정은 굴절력이 S-5.00 D, C-3.00 D 미만으로 교정시력이 20/40 이상이고, 부등시가 없는 경우를 기준으로 하였다. 제외 대상은 안압이 21 mmHg 보다 높거나 각막질환, 백내장 수술 그리고 녹내장과 같은 안질환이 있는 경우, 검사 당일 콘택트렌즈를 착용한 경우를 기준으로 하였다.12)
2. 연구 방법
먼저 대상자의 일반적인 특성으로 연령, 성별, 각막내 피세포의 관련 요인으로 굴절교정수술 여부와 코로나바이러스-19 감염 유무, 그리고 굴절교정수술을 받은 대상자를 제외한 후 콘택트렌즈 착용여부를 조사하였다.
다음으로 자동굴절검사기기(Auto Refractormeter, HRK-9000A, Huvitz, Anyang, Korea)와 IOP(HNT-1 /1P, Huvitz, Anyang, Korea)를 이용하여 대상자의 기본적인 굴절검사를 진행하였다. 양안의 각막내피세포 검사는 비접촉식 경면현미경(CEM-530, Nidek, Kochi, Japan)을 이용하여 우안과 좌안 순서로 검사하였다. 모든 검사는 일인의 검사자가 시행하였고, 측정값의 오차 를 최소화하고자 측정 시 대상자의 턱과 이마를 기기에 밀착시켜 진행하였다. 그림 1은 비접촉식 경면현미경을 이용하여 측정한 각막내피세포의 이미지이다. 각막내피 세포의 검사 항목으로 ECD, CV, HEX 그리고 중심각 막두께(central corneal thickness, CCT)를 포함하였다. ECD는 1 mm2에 들어 있는 내피세포의 수를 나타내는 밀도이고, CV는 SD/AVG 계산한 수치로 세포의 다형성이며 HEX는 전체 각막내피세포 중 육각형 비율 의 수치를 의미한다. 이전 제시된 선행연구에 따라 CV 가 40% 초과, HEX가 50% 미만이면 각막 부종이 유발 되는 것을 기준으로 하였다.6-8)
자료분석은 통계 프로그램 SPSS 18.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하여 대상자의 일반적인 특성과 각막내피세포 측정 항목들의 평균을 산출하였다. 대상자의 우안과 좌안의 ECD 값은 Paired t-test로 검정하였고, 성별, 굴절교정수술 여부, 콘택트렌즈 착용여부, 코로나바이러스-19 감염 유무에 따라 두 그룹으로 나누어 Unpaired t-test를 시행하였다. 모든 분석은 유의수준이 0.050 미만인 경우를 기준으로 하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 대상자의 일반적인 특성
전체 대상자의 일반적인 특성, 굴절이상도 그리고 각막 내피세포 관련 요인을 조사한 결과이다. 전체 대상자의 평 균 연령은 23.8±2.2세이고, 남자가 40명(46.0%), 여자가 47명(54.0%)이었다. 콘택트렌즈를 착용하는 경우와 그 렇지 않은 경우는 각각 26명(29.9%)과 61명(70.1%)이었다. 굴절수술을 받은 경우는 18명(20.7%)이었고, 받지 않은 경우는 69명(79.3%)이었다. 코로나바이러스-19에 감염된 경우는 66명(95.9%)으로 감염되지 않은 21명 (24.1%)보다 많았다. 전체 대상자의 평균 등가구면 굴절력은 우안이 -3.00±2.36 D, 좌안이 -2.83±2.45 D이었고, 평균 안압은 우안과 좌안이 각각 14.1±3.0 mmHg와 13.7±2.8 mmHg이었다(Table 1).
2. 양안의 각막내피세포
우안과 좌안의 각막내피세포와 CCT의 측정 결과를 나타내었다. 우안은 ECD 2,977.7±238.7 cells/mm2, CV 29.0±4.4%, HEX 63.9±5.1%, CCT 552.3±49.0 μm 이었고, 좌안은 ECD 3,008.9±236.7 cells/mm2, CV 29.1±4.3%, HEX 64.3±5.2%, CCT 550.9±51.4 μm 이었다. 전체 대상자의 우안과 좌안의 각막내피세포 결과는 전 항목에서 통계적으로 유의한 차이가 없었다 (p>0.050). 따라서 이후 모든 분석은 우안 값을 활용하였다(Table 2).
3. 성별에 따른 각막내피세포
성별에 따른 각막내피세포와 CCT의 측정 결과를 나타내었다. 남성은 ECD 2,970.9±237.9 cells/mm2, CV 28±4.0%, HEX 64.9±4.9%, CCT 552.5±50.8 μm이었다. 여성은 ECD 2,983.6±241.8 cells/mm2, CV 29.8±4.7%, HEX 63.0±5.1%, CCT 552.1±48.0 μm 이었다. 그림 2는 남성과 여성의 ECD, CV, HEX, CCT를 평균과 사분위수로 나타내었고, 각막내피세포의 ECD, CV, HEX, CCT는 모두 성별에 따른 통계적인 차이가 없었다(p>0.050, Table 3).
4. 굴절교정수술 여부에 따른 각막내피세포
굴절교정수술을 받은 군과 그렇지 않은 군에서 각막 내피세포와 CCT를 분석하였다. 굴절수술 군의 ECD 2,929.7±229.3 cells/mm2, CV 27.8±3.4%, HEX 65.5±4.1%, CCT 483.0±47.3 μm이었고, 굴절수술을 하지 않는 군은 ECD 2,993.5±240.4 cells/mm2, CV 29.1±4.4%, HEX 63.7±5.1%, CCT 569.0±31.9 μ m이었다. 그림 3에는 두 군에서 각막내피세포와 CCT의 항목들을 평균과 사분위 수, 최대최소를 포함하여 나타내었다. 굴절수술 군의 CCT 값은 대조군에 비해 크게 낮았으나(p<0.001), 이를 제외한 각막내피세포의 항목 에서는 두 군 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었다 (p>0.050, Table 4).
5. 콘택트렌즈 착용여부에 따른 각막내피세포
굴절수술을 받은 18명을 제외한 후에 총 69명의 콘택트 렌즈 착용에 따른 각막내피세포와 CCT를 나타내었다. 콘택트렌즈를 착용하는 대상자는 25명, 착용하지 않는 대상 자는 44명이었다. 콘택트렌즈를 착용하는 대상자의 ECD 는 3,048.9±255.4 cells/mm2이었고, 착용하지 않는 대상자의 ECD는 2,962.1±228.3 cells/mm2이었다 (p=0.151). 이어서, 콘택트렌즈 착용여부에 따라 CV는 각각 30.7±4.5%와 28.2±4.0%이었고(p=0.018), HEX 는 각각 61.9±5.4%와 64.7±4.7%(p=0.029), 그리고 CCT는 572.4±33.3 μm와 567.1±31.4 μm(p=0.522) 이었다. 그림 4는 콘택트렌즈에 착용에 따른 각막내피세포를 독립 표본 분석한 결과 다른 요인에 비해 다양한 차이를 보였다. 세부적으로 CV, HEX에서 유의한 차이가 있었다 (p=0.018, p=0.029, Table 5).
6. 코로나바이러스-19 감염에 따른 각막내피세포
코로나바이러스-19 감염 유무에 따라 각막내피세포와 CCT를 분석 하였다. 감염 양성 대상자의 ECD는 2,966.2±239.5 cells/mm2이고, 음성 대상자는 3,014.1 ±238.0 cells/mm2이었다(p=0.426). 감염 여부에 따라 각각 CV는 29.4±4.7%과 27.9±3.3%(p=0.115), HEX 는 64.0±5.0%와 63.6±5.3%(p=0.738), 그리고 CCT는 558.5±46.3 μm와 532.8±53.3 μm이었다(p=0.035). 그림 5는 코로나바이러스-19 감염 여부에 따라 각막내 피세포의 사분위수를 비교한 그림이다. 두 군의 CCT 값 은 유의한 차이를 보였지만(p=0.035), 각막내피세포 항목에서는 통계적으로 유의한 차이가 없었다(p>0.050, Table 6).
Ⅳ. 고 찰
본 연구에서는 한국 젊은 성인을 대상으로 내피세포의 기초 자료로 활용하고자 각막내피세포의 형태학적 분 석을 통해 정상 안의 표준데이터를 구축하였다. 각막내 피세포는 각막의 가장 내층에 육각형 모양을 가진 세포로 각막의 부종과 투명도를 유지하는 기능을 가지고 있다. 이에 각막내피세포의 인종별, 연령별 그리고 성별에 따른 정상 안의 표준데이터와 분포도는 내피층의 기능을 확인하고 노화나 수술에 따른 손상을 파악하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 연구는 다양한 요인에 따른 각막내피 세포와 CCT를 비교 분석하였다.
각막내피세포는 경면현미경을 이용하여 측정하는데 선행연구에 따르면 이전에 사용하던 접촉식 방법과 최근 활용이 높은 비접촉식 경면현미경의 결과가 유의한 차이 가 없다고 보고되었다.17) 따라서 본 연구에서는 중심, 중심 주위 및 말초 영상의 조합으로 각막내피세포층과 개별 세포의 상세한 형태학적 및 정량적 평가에 사용할 수 있는 비접촉식 경면현미경(CEM-530)을 사용하였 다. 해당 기기는 이전보다 더 넓고 전체적인 시야를 제 공하며, 5° 시야각에서 8개의 지점을 이미지로 캡처하여 내피세포를 2초 안에 자동 측정한 후 각막내피세포의 결과 값을 신속하게 얻을 수 있고, 정확한 측정을 장점으로 한다.16) Karaca 등18)은 CEM-530을 이용하여 각막 내피세포와 CCT의 측정한 결과, 신뢰할 수 있다고 보고 하였고, 이러한 기기를 이용하여 분석한 본 연구의 결과 또한 정확한 측정을 기반으로 내피세포를 분석하였다.
본 연구에서 20대 전체 대상자의 ECD는 2,977.7± 238.7 cells/mm2, CV는 29.0±4.4%, HEX 63.9±5.1% 이었다. 선행연구12)에서는 여자 초등학생의 ECD가 남 자 초등학생의 ECD보다 더 높게 나타났지만 본 연구의 결과에서는 성별에 따른 ECD 값의 유의한 차이가 없었다. 또한, 국가별 각막내피세포를 분석한 선행연구 13-15,19,20)에서는 남자와 여자 그룹 간 HEX과 CCT에서 유의한 차이를 발견했지만, 본 연구에서는 성별에 따른 유의한 차이가 없었다. 따라서 인종, 연령에 따라 젊은 층에서 정상 안의 데이터를 구축할 필요가 있다는 점도 강조할 수 있겠다.
전체 대상자의 CCT는 굴절수술 그룹과 대조군으로 나누어 비교했을 때 통계적으로 유의한 차이가 있었는 데, 선행 연구21,22)에서는 ECD, CV 그리고 HEX의 손상을 보였으나 본 연구에서는 CCT를 제외한 다른 항목 들은 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 이것은 본 연구의 굴절수술 대상자 수가 충분하지 못했고, 다양한 굴절 수술 방법을 구분하지 못했기 때문에 수술 방식에 따른 각막내피세포의 정밀 분석을 하기에는 제한적이라 생각 된다. 그러나 굴절교정수술에 따른 내피세포의 차이는 없었기 때문에 전체 대상자의 내피세포 항목들은 모든 대상자의 측정값을 산출하여 사용하였다.
또한, 본 연구에서는 각막내피세포와 관련 있는 다양한 요인 중에서 콘택트렌즈에 의한 영향을 알아보고자 굴절교정수술을 받았던 대상자를 제외한 후에 69명을 기준으로 평상시 콘택트렌즈를 착용하는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. 그 결과, CV와 HEX에서 두 그룹 간에 통계적으로 유의한 차이가 있었다. CV의 경우 콘택트렌즈 그룹은 30.7±4.5%, 대조군이 28.2±4.0% 그리고 HEX의 경우 콘택트렌즈 그룹은 61.9±5.4%, 대조군이 64.7±4.7%로 콘택트렌즈를 착용한 그룹에서 CV의 증가와 HEX의 감소를 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 CV가 40% 초과, HEX가 50% 미만이면 각막 부 종을 초래한다는 선행연구7)의 결과를 바탕으로 손상된 각막내피세포의 기준만큼 비정상적인 각막내피세포의 양상은 관찰되지 않았다. 이것은 20대 젊은 대상자만 포함하여 콘택트렌즈 착용의 장기적인 영향을 파악하지 못 했고, 콘택트렌즈의 착용 습관이나 렌즈의 재질 및 종류를 조사하지 못했기 때문에 렌즈에 의한 영향은 선행연구와의 결과 차이를 보이는 제한점이 있다. 이러한 내용을 포함하여 콘택트렌즈 착용자에서 각막내피세포의 영향에 관한 연구가 추가로 요구되며, 콘택트렌즈의 착용 시간을 조절하여 건강한 각막내피세포를 유지하여 각막 의 투명성을 유지하려는 노력이 필요하겠다.
최근 Erdem 등16)은 코로나바이러스-19의 대유행 동안 코로나바이러스-19의 감염은 각막내피세포에 영향을 준다고 보고하였다. 선행연구에서 코로나바이러스 -19에 양성판정을 받은 경우는 ECD의 감소, CV의 증가 그리고 HEX의 감소와 같은 결과를 보였다.16,23,24) 그러나 본 연구에서는 코로나19에 의한 각막내피세포의 영향은 없었고, 대상자가 20대로 제한되어 코로나바이러스-19 감염에 따른 영향을 제시하기에는 무리가 있다고 생각된다.
본 연구는 적은 대상자 수로 한국 20대 성인을 대표 하기에는 무리가 있고, 콘택트렌즈 재질 및 종류, 굴절 교정수술 방법에 따른 세부적인 연구가 진행되지 못했다는 제한점이 있다. 향후 추가적으로 한국인을 대상으로 연령별 연구대상자를 확보하고 다양한 요인에 따른 각막 내피세포의 형태학적 분석이 필요하겠다. 마지막으로 본 연구는 비접촉 경면현미경을 이용하여 높은 신뢰도를 바 탕으로 건강한 20대의 각막내피세포의 데이터를 제시하였고, 각막내피세포에 영향을 줄 수 있는 요인을 파악하는 자료로 활용될 것이다.
Ⅴ. 결 론
본 연구는 비접촉 경면현미경인 CEM-530을 이용하 여 20대 87명(184안)의 각막내피세포의 형태학적 분석 을 시행하였다. 전체 대상자에서 좌우안, 성별, 굴절교정수술 여부, 콘택트렌즈 착용여부, 코로나바이러스-19 의 감염에 따른 ECD는 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 그러나 콘택트렌즈를 착용한 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 CV의 증가와 HEX의 감소가 관찰되었다. 향 후 연령별 많은 정상 안을 대상으로 각막내피세포를 반복 측정하여 높은 신뢰도를 확인하고, 내피세포에 영향을 주는 콘택트렌즈와 같은 다양한 요인과의 후속 연구 가 필요할 것으로 생각된다.
