오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증은 요소 회로의 효소 중 하나인 오르니틴 트랜스카바밀라제(OTC)의 선천적 결핍으로 인해 발생하는 유전성 대사 질환이다. 이는 요소 회로 장애에 속하는 대표적인 질환 중 하나이며, X-연관 열성 유전병의 양상을 보인다.

이 질환은 주로 고암모니아혈증을 특징으로 하며, 이로 인해 구토, 의식 저하, 발달 지연 등의 증상이 나타난다. 진단은 혈중 암모니아 농도 측정, 유전자 검사, 소변 유기산 분석 등을 통해 이루어진다. 이 질환은 유전학, 대사내분비학, 소아과학 등 여러 의학 분야에서 중요한 관심사로 다루어진다.

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증의 원인은 유전자 변이에 있다. 이 질환은 요소 회로를 구성하는 효소 중 하나인 오르니틴 트랜스카바밀라제(OTC)의 기능이 선천적으로 결여되어 발생하는 유전성 대사 질환이다. OTC 효소는 간 세포의 미토콘드리아 내에서 암모니아를 요소로 전환하는 핵심 반응을 촉매하는 역할을 한다. 이 효소의 결핍으로 인해 체내에서 생성된 암모니아가 제대로 해독되지 못하고 혈액에 축적되어 고암모니아혈증을 유발하게 된다.

이 질환은 X-연관 열성 유전 방식을 따른다. 원인 유전자인 *OTC* 유전자는 X 염색체 장완(Xp21.1)에 위치해 있다. 남성은 X 염색체를 하나만 가지므로, 변이를 가진 *OTC* 유전자를 물려받으면 효소 활성이 현저히 저하되거나 없어져 대부분 중증으로 발현한다. 반면, 여성은 두 개의 X 염색체를 가지므로, 한쪽에만 변이가 있는 경우(보인자)에는 라이온화(X 염색체 불활성화)의 정도에 따라 효소 활성의 편재가 발생한다. 이로 인해 보인자 여성의 증상은 무증상부터 중증까지 매우 다양하게 나타날 수 있다.

*OTC* 유전자에는 수백 가지 이상의 다양한 변이가 보고되어 있으며, 이는 돌연변이의 종류와 위치에 따라 효소의 잔존 기능이 달라진다. 이러한 유전적 이질성은 환자 간에 증상의 중증도와 발병 시기가 차이를 보이는 주요 원인이 된다. 대부분의 경우 가족력 없이 산발적으로 발생하는 새로운 변이(*de novo* 변이)에 의하기도 한다.

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증의 증상은 주로 고암모니아혈증에 의해 발생한다. 고암모니아혈증은 신경독성을 일으켜 중추신경계 증상을 유발하는 것이 특징이다. 증상의 발현 시기와 심각도는 효소 결핍의 정도에 따라 크게 달라지며, 완전 결핍형과 부분 결핍형으로 나뉘어 임상 양상이 다르게 나타난다.

완전 결핍형의 경우, 신생아기에 심각한 증상이 갑자기 나타난다. 생후 수일 내에 젖을 잘 먹지 못하고, 구토, 무기력함, 호흡곤란 등의 증상을 보이다가 빠르게 의식 저하, 경련, 혼수 상태로 진행할 수 있다. 이는 생명을 위협하는 급성 고암모니아성 뇌병증으로, 즉각적인 치료가 필요하다.

부분 결핍형은 증상이 늦게 나타나거나 간헐적으로 발생하는 경우가 많다. 영유아기나 아동기에 단백질 섭취 증가, 감염, 수술 등의 스트레스 상황을 계기로 증상이 유발될 수 있다. 주요 증상으로는 구토, 식욕부진, 행동 변화, 공격성, 조정 능력 장애 등이 있으며, 반복되는 고암모니아혈증은 인지 기능 저하나 발달 지연을 초래할 수 있다. 성인까지 진단되지 않은 경우, 두통, 혼란, 시각 장애 등 비특이적인 신경정신과적 증상으로 나타나기도 한다.

이러한 증상은 다른 대사성 질환이나 급성 뇌염 등과 유사할 수 있어 정확한 감별 진단이 중요하다. 특히 이유 없는 의식 변화나 반복되는 구토가 있을 경우, 고암모니아혈증을 의심하고 혈중 암모니아 농도를 측정해보는 것이 진단의 첫걸음이 된다.

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증의 진단은 고암모니아혈증을 보이는 환자, 특히 신생아나 영유아에서 의심을 시작으로 한다. 급성 증상이 나타날 경우 혈액 검사를 통해 혈중 암모니아 농도를 측정하는 것이 가장 중요하고 신속한 1차 진단 방법이다. 정상 수치를 크게 초과하는 고암모니아혈증이 확인되면, 요소 회로 장애를 비롯한 유전성 대사 질환의 가능성을 고려하여 추가 검사를 진행한다.

확진을 위한 검사는 다각적으로 이루어진다. 혈액과 소변을 이용한 아미노산 분석을 실시하여, 오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증에서 특징적으로 나타나는 글루타민과 알라닌의 상승, 그리고 시트룰린의 감소를 확인한다. 또한, 소변 유기산 분석을 통해 오로트산의 농도가 증가했는지 살펴본다. 최종적으로는 OTC 유전자에 대한 분자유전학적 검사를 시행하여 돌연변이를 확인함으로써 확진을 내리게 된다.

이러한 진단 과정은 환자의 상태가 안정된 후에 가족에 대한 유전 상담을 제공하는 기초가 된다. 특히 X-연관 열성 유전 방식을 따르는 이 질환에서, 산모의 반성 유전 여부를 확인하는 것은 향후 가족 계획에 중요한 정보가 된다. 조기 진단은 급성 대사 이상 위기를 관리하고 장기적인 신경학적 손상을 예방하는 치료를 신속히 시작하는 데 필수적이다.

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증의 치료는 급성 고암모니아혈증의 위기를 신속히 해결하고, 장기적으로 혈중 암모니아 농도를 정상 범위로 유지하여 신경 손상을 예방하는 것을 목표로 한다. 치료는 약물 치료, 식이 관리, 그리고 중증 환자의 경우 간 이식으로 구성된다.

급성 고암모니아혈증이 발생하면 즉시 입원하여 집중 치료가 필요하다. 단백질 섭취를 중단하고, 고농도의 포도당 용액을 투여하여 단백질 분해를 억제하고 에너지를 공급한다. 동시에 질소 폐기물을 제거하기 위해 약물을 투여하는데, 나트륨 벤조산과 나트륨 페닐부티르산을 정맥 주사하여 암모니아를 다른 형태로 전환시켜 소변으로 배출하도록 돕는다. 이러한 약물 치료에도 불구하고 암모니아 수치가 매우 높거나 의식 장애가 심한 경우, 혈액 투석이나 지속적 신대체 요법을 통해 혈액에서 암모니아를 직접 제거해야 할 수 있다.

장기적인 관리의 핵심은 엄격한 단백질 제한 식이와 질소 스캐빈저 약물의 경구 복용이다. 환자는 성장에 필요한 최소량의 단백질만을 섭취하며, 부족한 필수 아미노산은 특수 의료용 조제분유나 아미노산 보충제로 보충한다. 시트룰린과 아르기닌과 같은 아미노산 보충은 요소 회로의 기능을 보조하고 암모니아 제거를 촉진하는 데 도움을 준다. 또한, 급성기를 넘긴 후에도 나트륨 페닐부티르산이나 글리세롤 페닐부티르산 같은 약물을 꾸준히 복용하여 암모니아 수치를 안정적으로 유지한다.

가장 근본적인 치료법은 간 이식이다. 오르니틴 트랜스카바밀라제 효소가 주로 간에서 만들어지기 때문에 건강한 간으로의 이식은 효소 결핍을 완전히 교정할 수 있다. 특히 약물과 식이 조절로 조절이 어려운 중증 환자나 반복적인 고암모니아혈증 위기를 경험하는 환자에서 적극적으로 고려된다. 성공적인 간 이식 후에는 단백질 제한 식이와 약물 치료가 필요 없어질 수 있으며, 정상적인 생활이 가능해진다.

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증의 경과는 환자의 나이와 발병 시기, 그리고 고암모니아혈증의 중증도에 따라 크게 달라진다. 신생아기에 발병하는 중증형은 생후 수일 내에 급격히 악화되어, 적절한 치료를 즉시 시작하지 않으면 심각한 신경학적 손상이나 사망에 이를 수 있다. 반면, 소아기 이후나 성인기에 발병하는 경증형은 증상이 간헐적으로 나타나거나 특정 상황에서만 유발될 수 있어, 진단이 늦어지는 경우가 많다.

장기적인 예후는 주로 고암모니아혈증의 빈도와 그로 인한 뇌 손상의 정도에 좌우된다. 반복적인 고암모니아혈증 발작은 인지 기능 저하, 발달 지연, 학습 장애, 운동 장애 등 지속적인 신경학적 후유증을 남길 수 있다. 특히 신생아기에 발병한 경우, 생존하더라도 심각한 정신 지체나 뇌성마비와 같은 합병증이 발생할 위험이 높다. 따라서 조기 진단과 함께 평생에 걸친 철저한 대사 관리가 예후를 결정하는 가장 중요한 요소이다.

치료 목표는 혈중 암모니아 농도를 정상 범위 내로 유지하여 급성 발작을 예방하고, 신경학적 손상을 최소화하는 데 있다. 단백질 제한 식이, 질소 스캐빈저 약물 복용, 간 이식 등의 치료법을 통해 대부분의 환자에서 증상을 통제할 수 있다. 특히 간 이식은 결핍된 효소 기능을 근본적으로 대체할 수 있는 유일한 방법으로, 성공적인 이식 후에는 식이 제한이 필요 없어지고 정상적인 삶을 살 가능성이 크게 높아진다.

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증은 X-연관 열성 유전병으로, 남성 환자가 더 흔하고 중증으로 나타나는 경향이 있다. 여성의 경우 유전자의 불활성화 패턴(라이언화)에 따라 증상의 발현 정도가 매우 다양하며, 무증상인 경우부터 남성과 유사한 중증 증상을 보이는 경우까지 광범위한 스펙트럼을 보인다.

이 질환의 정확한 유병률은 알려져 있지 않으나, 요소 회로 장애 중에서는 가장 흔한 형태로 간주된다. 신생아기에 발현하는 중증형은 약 5만 명에서 8만 명의 출생아당 1명 꼴로 발생하는 것으로 추정된다. 증상이 늦게 발현하는 경증형 또는 부분 결핍형은 그 빈도가 더 높을 가능성이 있으나, 진단되지 않고 지나가는 경우가 많아 실제 유병률을 파악하기는 어렵다.

오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증은 모든 인종과 민족에서 발생할 수 있다. 유전 상담이 중요한 이유는, 산모가 보인자인 경우 임신과 출산 시 급성 고암모니아혈증을 유발할 수 있는 위험이 있기 때문이다.

• MedlinePlus - Ornithine transcarbamylase deficiency

• National Organization for Rare Disorders - Ornithine Transcarbamylase Deficiency

• Orphanet - Ornithine transcarbamylase deficiency

• Urea Cycle Disorders Consortium - About Urea Cycle Disorders

• MedlinePlus - Urea cycle disorders

• Genetic and Rare Diseases Information Center - Ornithine transcarbamylase deficiency

• 대한의학회 - 요소회로 이상증

• 서울대학교병원 - 희귀질환정보: 오르니틴 트랜스카바밀라제 결핍증