[논문]신경계 질환에서 철 관련 자기공명영상 기법의 활용

김태형; 이재혁

doi:10.14253/kjcn.2014.16.1.1

신경계 질환에서 철 관련 자기공명영상 기법의 활용
Application of Iron Related Magnetic Resonance Imaging in the Neurological Disorders 원문보기

대한임상신경생리학회지 = Korean journal of clinical neurophysiology, v.16 no.1, 2014년, pp.1 - 7

김태형 (양산부산대학교병원 신경과, 의생명연구소) , 이재혁 (양산부산대학교병원 신경과, 의생명연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Iron is an important element for brain oxygen transport, myelination, DNA synthesis and neurotransmission. However, excessive iron can generate reactive oxygen species and contribute neurotoxicity. Although brain iron deposition is the natural process with normal aging, excessive iron accumulation is also observed in various neurological disorders such as neurodegeneration with brain iron accumulation, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, multiple sclerosis, Friedreich ataxia, and others. Magnetic resonance image (MRI) is a useful method for detecting iron deposits in the brain. It can be a powerful tool for diagnosis and monitoring, while furthering our understanding of the role of iron in the pathophysiology of a disease. In this review, we will introduce the mechanism of iron toxicity and the basics of several iron-related MRI techniques. Also, we will summarize the previous results concerning the clinical application of such MR imagings in various neurological disorders.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본문에서는 과도한 철에 의한 신경독성 기전, 뇌 내 철을 영상화하는 자기공명영상 기법, 그리고 앞서 언급한 다양한 신경퇴행성 질환들의 철과 관련된 병태생리와 영상학적 소견에 대해 언급하고자 한다.
기존의 연구들은 자기공명영상을 이용하여 각 질환에 특징적인 뇌 내 철 침착의 양상을 보고하였다(Table 1). 여기에서는 철과 관련된 이들 질환의 병태생리적 특징과 자기공명영상 소견을 간략히 기술하고자 한다.

성능/효과

¹ 철(free iron), 페리틴, 트랜스페린은 주로 희소돌기아교세포, 성상세포, 소교세포 등에 분포하며, 이 중 희소 돌기아교세포는 뇌 내 철의 가장 주된 저장소다.^2,3뇌 내 철의 침착은 주로 창백핵(globus pallidus), 흑색질(substantia nigra), 적색핵(red nucleus), 치아핵(dentate nucleus), 꼬리핵(caudate nucleus), 조가비핵(putamen), 대뇌 피질(cerebral cortex) 등의 특정 뇌 영역에서 잘 관찰되며, 뇌 내 철의 양은 정상발달과 노화과정에서 점차 증가한다.⁴
21,24 페리틴의 구조적인 결함으로 정상적인 철 저장능이 감소하고, 산화스트레스를 일으키는 유리 철 농도가 증가한다.²⁷자기공명영상에서 과도한 철의 침착이치아핵, 창백핵, 흑색질, 꼬리핵, 조가비핵, 시상, 그리고 대뇌피질 등에서 관찰되며, ^22,23 질병의 후기에는 창백핵과 조가비핵에서 융합성 고신호강도 병변이 보이기도 한다.
이러한 소견이 PKAN만의 특징적 소견으로 여겨졌으나, hereditary ferritinopathy와 다계통위축증과 같은 질환에서도 관찰되었다.²⁵유전검사로 확진된 PKAN 환자의 SWI에서 철과 연관된 저음영이 흑색질에서 창백핵을 따라 뚜렷하게 분포하였다.²⁶
^30-34 파킨슨병과 비전형 파킨슨 증후군인 진행핵상마비(Progressive supranuclear palsy) 및 파킨슨형 다계통 위축증(Parkinsonian variant multiple system atrophy)과의 감별 진단에 자기공명영상을 이용한 뇌 내 철 분석이 유용하였다.35,36 파킨슨병에 비해 비전형 파킨슨 증후군에서 기저핵 내 철 함량이 더 높았고, 보다 광범위하게 분포하였다.³⁵ 또한 각 질환의 주요 병소에서 병적인 철 침착이 특히 더 심한 경향을 보였다.
⁴² 최근에는 해마의 페리틴 철 축적이 조직손상과 함께 발생한다고 보고하였다.⁴⁴기억력 저하를 호소하는 노인들을 대상으로 뇌의 각 영역의 철 농도를 분석한 결과, 정상 대조군에 비해 측두엽의 회백질, 특히 해마(hippocampus)에서 철의 침착이 증가되었다.^45,46
47 자기공명영상을 이용한 생체 내 연구들에서 정상군에 비해 기저핵, 시상, 그리고 피질 등의 영역에서 과도한 철의 축적이 관찰되었으며,⁴⁸ 회질 내 철 침착은 임상증상은 물론 병의 중증도를 반영하는 뇌 위축과 유의한 상관 관계를 보였다. ^49,50
^2,24 Waldvogel 등은 R2^* 영상을 이용하여 소뇌 치아핵에 철이 과도하게 축적되었음을 관찰하였다.⁵¹FA 환자 9명에게 철 킬레이터(chelator)인 deferiprone을 6개월간 투여한 결과 임상 증상의 호전과 더불어 치아핵의 R2^* 신호강도도 유의하게 감소하였다. ⁵²
다발성 경화증 환자의 사후 뇌조직을 분석한 결과, 조가비핵과 시상의 철 함량이 증가되어 있었다.⁴⁷자기공명영상을 이용한 생체 내 연구들에서 정상군에 비해 기저핵, 시상, 그리고 피질 등의 영역에서 과도한 철의 축적이 관찰되었으며,⁴⁸ 회질 내 철 침착은 임상증상은 물론 병의 중증도를 반영하는 뇌 위축과 유의한 상관 관계를 보였다.
다양한 자기공명영상 기법들(T2, R2^*, FDRI, SWI 등)로 측정한 흑색질의 철 함량이 파킨슨병에서 정상군에 비해 유의하게 높았고, 운동 증상의 심한 정도와 양의 상관관계를 보였다.^30-34 파킨슨병과 비전형 파킨슨 증후군인 진행핵상마비(Progressive supranuclear palsy) 및 파킨슨형 다계통 위축증(Parkinsonian variant multiple system atrophy)과의 감별 진단에 자기공명영상을 이용한 뇌 내 철 분석이 유용하였다.

후속연구

0 Tesla 이상) MRI가 연구에 활용되고 있다. 앞으로 뇌 내 철을 측정하는데 있어 민감도, 특이도, 그리고 해상도가 향상된 새로운 자기공명영상기법들이 도입될 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌 내에서 철은 어떻게 구분됩니까?	철은 DNA 합성, 유전자 발현, 수초화, 신경물질전달(neurotransmission), 미토콘드리아의 전자 수송 등에 관여한다. 1뇌 내에서 철은 헤모글로빈에 있는 헴철(heme iron)과 페리틴(ferritin), 트랜스페린(transferin), 헤모시데린(hemosiderin)등의 비헴철(non-heme iron)로 구분된다. 트랜스페린은 혈액 내 철을 뇌 조직으로 수송하고, 페리틴은 철을 저장하여 안정된 상태로 유지한다.
	철은 무엇에 관여합니까?	철은 DNA 합성, 유전자 발현, 수초화, 신경물질전달(neurotransmission), 미토콘드리아의 전자 수송 등에 관여한다. 1뇌 내에서 철은 헤모글로빈에 있는 헴철(heme iron)과 페리틴(ferritin), 트랜스페린(transferin), 헤모시데린(hemosiderin)등의 비헴철(non-heme iron)로 구분된다.
	생체 내 철 침착의 정도가 심해지면 어떠한 문제점이 발생합니까?	과도하게 축적된 철은 활성산소(reactive oxygen species, ROS)를 생성하여 산화스트레스(oxidative stress)를 유발하고, 신경퇴행성 질환들의 주요 발병 원인으로 여겨지며1,2,5, 이와 연관된 질환들로는 neurodegeneration with brain iron accumulation (NBIA) 질환들, 파킨슨병(Parkinson’s disease) 과 비전형 파킨슨증후군(atypical parkinsonism), 알츠하이머병(Alzheimer’s disease), 다발성 경화증(multiple sclerosis) 등이 있다. 1,3,5,6

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