멜라스(MELAS) 증후군: 원인, 증상, 진단, 치료법, 기대수명

멜라스(MELAS) 증후군은 미토콘드리아 DNA의 돌연변이로 인한 근육과 뇌의 병이 함께 나타나는 희귀 질병으로 1970년대 초반부터 알려지기 시작했습니다. 희귀병이지만 전체 인구 100,000명 당 1명씩 발생하며 통계에 따르면 남녀 불문하고 균등하게 나타나는 것으로 알려져 있습니다(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK532959/). 이 글에서는 멜라스 증후군이라는 희귀병에 대해 여러가지 과학 자료들을 바탕으로 원인, 증상, 진단, 치료법, 그리고 기대수명에 관해 자세히 알아보려고 합니다.

 

 

멜라스 증후군 자세히 알아보기

 

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멜라스 증후군이란?

멜라스 증후군 원인

멜라스 증후군 증상

멜라스 증후군 진단

멜라스 증후군 치료법

멜라스 증후군 기대 수명

마지막

 

 

 

 

 

 

멜라스 증후군이란? 

 

 

멜라스 증후군은 영어로 Mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes의 앞글자를 따서 MELAS Syndrome이라고 불리는 희귀병으로, 정확하게 원인은 밝혀져 있지 않지만 미토콘드리아라는 세포의 에너지 활동에 중요한 역할을 하는 기관의 DNA 돌연변이로 인해 발생하는 것으로 알려져 있습니다 (https://rarediseases.org/rare-diseases/melas-syndrome/).

 

 

병명을 한글로 번역하면 미토콘드리아성 뇌병증 및 근육 질환, 젖산혈증, 뇌졸중 등의 증상이 나타나는 질병이라고 할 수 있습니다. 뇌병증이란 뇌에 영향을 미치는 손상이나 질환을 의미합니다. 뇌의 작동 방식에 변화가 생기거나 뇌의 영향을 미치는 몸의 변화가 발생할 때 나타납니다. 뇌로가는 혈관의 폐쇄로 인해서 산소의 공급이 줄어들어 발생하기도 합니다. 이렇게 될 때 혼란이 오거나 정신 상태에 변화가 나타납니다.

 

 

 

젖산혈증은 혈액 또는 체액의 유두산(lactic acid)의 농도가 비정상적으로 증가하는 상태를 말하는데 유두산은 신진대사 과정에서 생산되는 물질입니다. 정상적인 경우에는 몸속에서 에너지 생산을 하는 과정에서 부산물로 유두산이 생겨나고 몸 안에서 신장과 간의 대사를 통해 유두산이 포도당으로 전환되거나 소변으로 배설이 됩니다. 그렇기에 몸이 운동을 하게 될 때 건강한 사람의 몸에서는 유두산의 농도의 변함이 크지 않음을 보게 됩니다. 그러나 젖산혈증은 유두산의 생성과 배출 사이에 불균형이 발생하여 유두산이 체내에 쌓이는 결과로 나타납니다. 유두산의 체내 상승으로 인해 혈액 산성도가 증가하며 심각한 경우에는 생명을 위협할 수도 있습니다. 

 

 

 

뇌졸중은 뇌의 혈액 공급이 갑작스럽게 중단되어 뇌 조직에 손상을 일으키는 상태를 말합니다. 일반적인 증상으로는 몸의 한쪽을 사용 못하는 편마비, 통증, 말을 못하거나 이해하지 못하는 증상을 보일 수 있습니다. 

 

 

 

멜라스 증후군은 다시 요약하자면 뇌병증, 근육 질환, 젖산혈증, 뇌졸증 등의 증상이 나타나는 희귀병 중에 하나로 미토콘드리아의 DNA 돌연변이로 인해 발생하는 질환입니다.

 

 

 

 

멜라스 증후군은 어린 나이에 시작되지만 보통 증상이 나타나기까지 정상적인 신체 발달을 보입니다. 멜라스(MELAS) 증후군은 보통 2세에서 15세 사이에 발병하며 주로 신경계와 근육에 영향을 미치는 질병입니다(https://rarediseases.org/rare-diseases/melas-syndrome/). 멜라스 증후군의 가장 흔한 발병시기는 평균 8.1세인 것으로 알려져 있습니다. 그리고 그 다음으로 많이 발병하는 시기는 40세 이후라고 어떤 연구결과에서 밝힌 적이 있습니다 (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/mgg3.1955). 

 

 

 

 

그러나 덜 흔하지만 영아기 때부터 발병이 있을 수 있고, 이는 성장지체, 성장 억제 그리고 점진적으로 장애가 생기는 청각장애 등이 나타날 수 있습니다. 더 어린 나이에서 시작하는 멜라스 증후군의 발병은 주로 편두통과 같은 지속성 두통, 식욕부진, 구토 및 발작으로 나타납니다. 그렇기에 멜라스 증후군을 가진 아이들은 신체가 또래에 비해 작은 것으로 알려져 있습니다. 

 

 

 

 

 

초기 증상으로는 발작, 반복적인 두통, 식용부진 그리고 반복적인 구토가 가장 흔합니다. 증상이 심해지면 일시적인 한쪽 몸의 근력 약화와 함께 뇌졸중과 유사한 증상이 발생할 수 있으며, 이는 의식 변화, 시력 및 청력 손실, 운동 기능 및 지적 장애로 이어질 수 있는 것으로 알려져 있습니다. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK532959/). 

 

 

 

 

 

멜라스 증후군 원인

 

 

 

 

 

멜라스 증후군의 원인은 아직까지 정확하게 밝혀진 것은 없습니다. 하지만 미토콘드리아 DNA(mtDNA)의 돌연변이로 인해 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 미토콘드리아 돌연변이는 어머니로부터 상속됩니다(https://rarediseases.org/rare-diseases/melas-syndrome/). 

 

 

 

멜라스 증후군은 약 80%정도 MT-TL1으로 알려진 A3243 미토콘드리아 DNA의 돌연변이로 발생합니다. 정상적인 미토콘드리아 DNA와 돌연변이 DNA는 동일한 세포 내에서 공존할 수 있습니다. 이를 이종집합성(heteroplasmy)이라고 부르는데 돌연변이 미토콘드리아 DNA의 수가 정상적인 미토콘드리아의 수보다 적을 때는 증상이 나타나지 않을 수 있습니다. 하지만 서로 다른 조직에서 정상적인 미토콘드리아 DNA와 돌연변이 DNA가 불균등하게 분포할 때 몸의 여러 장기들에서 증상이 나타나기 시작합니다 (https://rarediseases.org/rare-diseases/melas-syndrome/).

 

 

 

멜라스 증후군의 특히 뇌졸중 같은 증상을 일으키는 원인에 대해서는 여전히 명확하게 알려진 것이 없습니다. 현재 많은 논문을 통해 알려진 여러 가설들이 있는데, 그중 우선 첫 번째로는 혈관 폐쇄에 관한 가설입니다. '혈관 이론'은 소동맥과 동맥의 근육층에 있는 미토콘드리아 DNA의 돌연변이로 인해 발생한다는 가설로 몸 안에서 혈관을 자유자재로 조절하지 못하는 장애로 인해서 뇌졸중과 같은 유사 증상이 발생한다는 주장입니다. 혈관이 팽창을 해야 할 때 수축하고 수축해야 할 때 팽창을 하게 될 때 혈액의 공급이 원활히 이루어지지 않아 뇌 조직의 손상이 일어나게 됨으로써 뇌졸중과 같은 유사 증상이 발생한다는 주장입니다.

 

 

 

또한 이와 같은 가설을 뒷받침 하는 한 연구에서는 질산화물 (nitric oxide)의 결핍과 아르기닌 및 시트룰린의 수준 감소와 멜라스 증후군의 연관성을 보고한 적이 있습니다 (https://www.newcastle-mitochondria.com/wp-content/uploads/2020/03/wellcomeopenres-4-17083.pdf).

질산화물은 특히 혈관을 확장하는 데 있어 중요한 요소인데 멜라스 증후군을 가진 사람들의 몸에서 이와 같이 질산화물의 수치가 낮은 것이 알려지면서 혈관 이론, 즉 미토콘드리아 DNA의 돌연변이로 인한 혈관 폐쇄로 인해 뇌졸중 유사 증상이 나타난다는 가설은 최근 많은 지지를 받고 있는 것으로 알려져 있습니다. 

 

 

 

 

다른 가설로는 '신경세포 과도 흥분' 이론이 있습니다. 이 가설은 뇌졸중 증상이 초기상태의 발작에 의해 발생한다는 주장입니다. 이것은 멜라스 증후군의 일반적인 증상이 발작임을 기반으로 하여 나타난 가설입니다 https://www.newcastle-mitochondria.com/wp-content/uploads/2020/03/wellcomeopenres-4-17083.pdf). 

 

 

 

세 번째 가설은 에너지와 그 에너지를 생산하는 대사성의 문제에 관한 가설입니다. 미토콘드리아는 에너지 생산에 있어 중요한 역할을 기관입니다. 하지만 멜라스 증후군에서는 미토콘드리아의 DNA가 돌연변이로 인해 변형됨으로써 에너지를 생산해 내야 하는 역할까지도 수행할 수 없게 됩니다. 그렇게 될 때 뇌 조직의 에너지 발생에 손상이 가해져 신경세포 및 혈관에 장애가 나타나 뇌졸중 유사 증상이 나타날 수 있다는 주장입니다 (https://www.scielo.br/j/anp/a/HjMT7C6MHxBZ7JXYFXt5GTF/?format=pdf&lang=en). 

 

 

 

 

 

 

멜라스 증후군 증상

 

 

 

 

멜라스 증후군은 모체로부터 유전된 미토콘드리아 질환으로, 여러 증상이 나타납니다. 그중에서도 가장 특징적인 증상은 발작, 뇌졸중 유사 증상, 치매, 간질, 젖산혈증, 운동 불능, 근력 약화, 편두통, 청력 손실, 반복적인 구토 및 성장 발달의 문제 등이 있습니다. 그 외에도 운동조절 장애, 당뇨, 우울증, 불안증 등 덜 흔한 증상이 나타날 수 있습니다 (https://www.neuroneeds.com/wp-content/uploads/2017/12/www.ncbi_.nlm_.nih_.gov_pmc_articles_PMC5519148_pdf_nihms876713.pdf). 

 

 

 

멜라스의 일반적인 증상 중 뇌졸중 유사 증상은 84%, 시각 장애 64%, 운동 약화 62%로 가장 흔하게 나타나며 편두통과 구토 증상도 62%로 나타나는 것으로 알려져 있습니다. 소아 환자의 1/5은 이러한 네 가지 신경학적 틍징을 모두 보였습니다. 일반적으로 뇌졸중 유사 증상 후 증상의 임시적인 회복이 있지만, 시간이 지남에 따라 반복적인 뇌졸중 유사 증상으로 인해 신경 손상이 일어나고, 신경 결핍이 누적되어 결국에는 치매로 진행되는 것이 나타났습니다. 또한 전체 증상 중 26%는 신경성 청력 손실이 보고되었습니다(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/mgg3.1955).

 

 

 

 

뇌졸중 유사 증상은 멜라스 증후군의 가장 특징적인 증상입니다. 멜라스 증후군을 가진 모든 환자들에게서 뇌졸중 유사 증상이 나타나는 것으로 알려져 있습니다. 뇌졸중 유사 증상은 단독으로 발생할 수도 있고, 발작과 같은 뇌증상과 연관하여 발생할 수 도 있습니다. 임상 결과로 나타난 바에 의하면 뇌졸중 유사 증상의 단독 발생은 비교적 증상이 온화하며, 증상이 몇 개월 동안 개선되지만, 치매와 발작과 같이 발생하는 뇌증상은 점차 시간이 지남에 따라 악화되는 것으로 나타났습니다(https://www.scielo.br/j/anp/a/HjMT7C6MHxBZ7JXYFXt5GTF/?format=pdf&lang=en).

 

 

 

2023.06.25 - [건강지킴이] - 심방세동 부정맥 (Atrial Fibrillation): 원인, 증상 및 치료, 혈전 예방

심방세동 부정맥 (Atrial Fibrillation): 원인, 증상 및 치료, 혈전 예방

 

 

 

멜라스 증후군에서 나타나는 뇌졸중 유사 증상은 신체 한쪽에 영향을 미치는 마비인 편마비, 말하기 및 언어 능력의 손상이 나타나는 실어증, 시각 장애, 혼돈 또는 의식 상실을 경험하는 의식변화 등이 있습니다. 증상의 심각도와 기간은 다양할 수 있고, 뇌의 특정 영역에 항상 해당되는 것도 아님이 나타났습니다. 멜라스 증후군에서 나타나는 뇌졸중 유사 증상은 혈관의 막힘으로 인해 나타나는 경우보다 미토콘드리아 기능 장애 및 에너지 대사 장애로 인해 나타나는 것으로 보입니다. 

 

 

 

진행성 치매는 또 다른 멜라스 증후군의 특징적인 증상입니다. 이는 뇌로 통하는 혈액의 운반과정 변화와 관련되어 있으며, 신경세포의 손실로 나타납니다. 뇌로 가는 혈액의 손상에 의해 신경세포의 손실 그리고 피질의 위축이 나타날 수 있습니다. 이러한 진행성 치매는 멜라스 증후군의 중요한 증상 중 하나지만 모든 환자에서 나타나는 것은 아닙니다. 

 

 

 

부분 발작 또는 전신 발작도 다른 증상들과 마찬가지로 흔한 멜라스 증후군의 증상입니다. 부분 발작은 뇌의 특정 영역에서 시작됩니다. 일반적으로 비정상적인 움직임, 따끔거림이나 저림과 같은 감각 변화, 변화된 감정이나 지각 등이 있습니다. 전신 발작은 뇌 전체에 영향을 미치는 비정상적인 전기활동으로 인해 발생합니다. 의식 상실과 경련을 일으킬 수 있으며, 멜라스 증후군의 전신 발작은 부분 발작과 함께 또는 독립적으로 발생할 수 있습니다(https://www.scielo.br/j/anp/a/HjMT7C6MHxBZ7JXYFXt5GTF/?format=pdf&lang=en). 

 

 

 

 

머리 통증은 대다수의 환자에서 발생하며 뇌졸중 유사 증상이 가장 큰 시기 때에 주로 머리 통증이 발생하는 거수로 나타납니다(https://www.scielo.br/j/anp/a/HjMT7C6MHxBZ7JXYFXt5GTF/?format=pdf&lang=en). 

 

 

 

말초신경병증은 일반적으로 흔한 증상은 아니지만 일부 증상이 나타날 수 있습니다. 주로 다리 끝 부분부터 나타나는 증상으로 주로 운동 불능과 근육 약화로 종종 관찰되고 소수의 환자들은 운동 발달 지연도 보이게 됩니다. 이로 인해 연구에 따르면 근육에서 산소를 흡수하는 작업량이 일반 사람에 비해 떨어지는 것으로 나타났습니다. 

 

 

또한 멜라스 증후군 환자들의 약 40%는 심장의 좌심실 비대증을 경험하는 것으로 나타났습니다. 또한 울프-파킨슨-화이트 증후군이라고 불리는 WPW 증후군은 멜라스 증후군을 가진 환자들에게서 나타날 가능성이 4배 높은 것으로도 알려져 있습니다 (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/mgg3.1955).

 

 

 이밖에도 1형 또는 2형 당뇨병, 성장 호르몬 결핍, 만성적인 에너지 부족 상태, 갑상선 기능 저하 등의 증상이 나타날 수도 있습니다. 

 

 

 

멜라스 증후군 진단

 

 

증상을 통한 멜라스 증후군의 진단은 40세 이전의 뇌졸중 유사 증상, 발작이나 치매 같은 뇌증상, 젖산유증으로 타나 나는세 가지 증상이 존재하는 지에 의해 내려집니다. 이러한 증상을 통한 진단은 초기에 정신적인 그리고 운동적인 발달에 이상이 있는지, 반복성 두통이 있는지, 그리고 구토 증상이 반복적으로 있는지에 대해 알아본 후 적어도 이 세가지 중 두 가지 이상의 증상이 있어야 하는 것으로 나타납니다 (https://www.neuroneeds.com/wp-content/uploads/2017/12/www.ncbi_.nlm_.nih_.gov_pmc_articles_PMC5519148_pdf_nihms876713.pdf).

 

 

 

임상적인 진단 외에도 최근에는 유전적 변이에 대한 연구가 활발히 진행된 덕에 유전자 검사를 통해 미토콘드리아 질환의 진단을 진행하고 있습니다. 원래 몇 년 전만 해도 조직검사를 통해 샘플을 획득해 미토콘드리아 기능 이상을 알아보는 것으로 진단이 진행되었지만 최근에는 검증된 바이오마커로 인한 유전자 검사를 할 수 있게 되어 이런 근육 조직검사를 해야 할 필요가 없어졌습니다. 

 

 

성인에서는 FGF21과 GDF15라는 미토콘드리아의 바이오마커 DNA를 통해 미토콘드리아성 돌연변이가 발생하는 가능성을 알아낼 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 연구에 따르면 이 두 바이오마커를 통해 88-92%의 정확도로 미토콘드리아 질병인 멜라스 증후군을 알아낼 수 있는 것으로 나타났습니다 (https://oslo-universitetssykehus.no/seksjon/nasjonal-kompetansetjeneste-for-medfodte-stoffskiftesykdommer/Documents/Miotchondrial%20disease%20in%20adults_recent%20advances%20and%20future%20promise.pdf). 

 

 

그 외에, 멜라스 증후군에서 나타나는 뇌졸중 유사 증상을 진단하기 위해서 뇌 MRI, 뇌전도 검사(EEG), 혈액 및 진단 검사, 흉부 XRAY, 심전도 등의 검사도 병행해서 진행되는 것으로 알려져 있습니다.

 

멜라스 증후군 치료법

 

멜라스 증후군에 대한 표준화된 치료법은 현재로선 존재하진 않습니다. 많은 연구들이 진행되어 오고 있지만, 아직 멜라스 증후군의 원인도 정확히 밝혀진 것이 없기에 표준화된 그리고 검증된 치료법은 현재로선 존재하지 않고 있습니다. 하지만 여러 연구 결과의 연관성을 통해 간질 증상이 있는 멜라스 증후군의 환자에게 아르기닌과 항간질 치료약물 복용을 병행하면 효과가 있는 것으로 나타났습니다 (https://www.scielo.br/j/anp/a/HjMT7C6MHxBZ7JXYFXt5GTF/?format=pdf&lang=en). 왜 이런 복합적인 약물복용이 효과가 있는지에 대한 이해는 아직 없지만 멜라스 증후군 환자에게 아르기닌 투여 요법은 편두통 및 시야 장애를 포함한 대부분의 관련 증상을 개선하는 것으로 보였습니다. 

 

 

 

또 다른 연구에서도 이와 비슷하게 멜라스 증후군 환자에게 아르기닌과 시트룰린의 복용을 긍정적으로 보고 있다는 발표가 나왔습니다. 이것에 대한 근거로 멜라스 증후군 환자에게 질산화물(Nitric Oxide)의 결핍이 발생한다는 증거가 증가하고 있다는 주장입니다. 아르기닌과 시트룰린은 몸 안에서 질산화물로 변환이 가능하다는 점에서 볼 수 있는데 이 연구에서의 주장은 아르기닌과 시트룰린을 정맥 투여를 통해 복용함을 통해 몸 안에 질산화물의 농도를 높이고 이를 통해 뇌졸중 발작의 빈도와 심도를 감소시킬 수 있다는 주장입니다 (https://www.neuroneeds.com/wp-content/uploads/2017/12/www.ncbi_.nlm_.nih_.gov_pmc_articles_PMC5519148_pdf_nihms876713.pdf). 

 

 

 

하지만 아르기닌을 사용하는 치료에 대해 부정적인 시각을 표현한 연구도 존재합니다. 어떤 연구에서는 아르기닌 사용과 뇌졸중 유사 증상 간에 효능을 평가하기 위한 충분한 근거가 없다고 주장합니다. 그러므로 뇌졸중 증상 중 아르기닌 사용하는 것을 권장할 수 없다는 입장입니다 (https://www.newcastle-mitochondria.com/wp-content/uploads/2020/03/wellcomeopenres-4-17083.pdf). 

 

 

 

그렇기에 많은 기관에서는치료법보다는 멜라스 증후군의 증상들을 관리하는 방법에 대해 더 집중하기도 합니다. 특히 가장 위험성이 큰 것 중에 하나인 발작에 관련되어 정맥 레베티라세탐 투여를 권장하여 간질 증상의 예방 및 관리가 중요하다고 주장합니다. 그와 더불어 페니토인, 페노바르비톤, 또는 라코사마이드를 사용할 수 있다고 합니다. 

 

 

그 외에도 코엔자임 큐 10 및 리보플래빈, 티아민, 카르니틴 등 다양한 비타민 및 보조 인자들이 종종 사용되지만 이러한 치료법 역시 표준화되거나 효과가 확실히 입증된 사례가 없습니다 (https://portlandpress.com/essaysbiochem/article/62/3/467/78638/Emerging-therapies-for-mitochondrial-diseases). 

 

 

 

 

기대 수명

 

 

멜라스 증후군의 기대 수명에 관한 자료를 찾는 것은 어렵습니다. 딱 한 가지 연구 결과를 통해 기대 수명에 관한 자료를 알아볼 수 있었습니다. 이 자료에서는 멜라스 증후군에서 평균 사망 연령이 34.5세 +/- 19세로 나타났다고 밝혔습니다. 연구 결과 안에서의 범위는 가장 어린 사망 연령은 10.2세 그리고 가장 많은 사망 연령은 81.8세였습니다. 이는 55명의 멜라스 증후군의 환자를 통한 데이터로, 첫 증상 발병으로부터 약 16.9년 후였다는 연구 보고입니다 (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22094475/). 하지만 이는 55명이라는 작은 통계 수치로 인한 데이터로, 이 작은 통계수치에 대한 정확도는 어떠한지에 대해서는 연구결과에서 찾아볼 수 없었습니다. 

 

 

 

마지막

 

결론적으로 이 글에서 멜라스 증후군에 관해 알아보았습니다. 멜라스 증후군은 미토콘드리아 DNA의 돌연변이로 나타나는 희귀 질병으로 뇌졸중 유사 증상, 뇌병증 및 많은 다양한 질병들을 특징으로 하는 질병입니다. 멜라스 증후군에 관한 원인과 치료법은 아직 표준화된 방법이 없지만 이 글을 통하여 여태까지 진행되어 온 많은 연구들이 주장하는 원인과 치료법에 대해서 자세히 알아보았습니다. 질병의 기본 메커니즘을 더 잘 이해하고 보다 효과적인 치료법을 개발하여 멜라스 증후군으로 고통받는 많은 사람들의 신속한 치료가 개발되기를 바랍니다.