나. 물질의 제거 및 배설 능력에 대한 검사
1) 혈청 빌리루빈
빌리루빈은 70내지 80%가 노쇠한 적혈구의 헤모글로빈으로부터 유리된 헴이 간이나 비장 등의 망상내피계 내에서 대사됨으로써 생산된다. 나머지는 골수내 적혈구계 세포들이나 시토크롬(cytochrome)p450 등 간내 철분함유 효소들로부터 생성된다. 이렇게 만들어진 혈청내 빌리루빈은 불용성이어서 혈액으로 운반되기 위해서는 수용성 형태로 변해야 한다. 이를 위해 혈청 알부민과 가역적으로 결합하며 비로소 간으로 운반될 수 있다. 간에서 흡수된 빌리루빈은 예전에 Y단백질로 불리었던 리간딘(Ligandin)과 결합하여 형질내 세망으로 운반된다. 여기서 빌리루빈은 글루쿠론산(glucuronic acid)과 접합함으로서 수용성이 된다. 이를 우리는 직접형 혹은 접합형 빌리루빈으로 부른다. 접합형 빌리루빈은 담즙세관을 통해 담관으로 배설된다. 장으로 배설된 접합형 빌리루빈은 장내 세균이 함유하고 있는 베타 글루쿠로니다제(β-glucuronidase)에 의해 비접합형 빌리루빈으로 변하며 이는 다시 장내 세균에 의해 우로빌리노겐(urobilinogen)으로 환원된다. 이들은 대부분 우로빌리노겐 혹은 우로빌린 형태로 대변을 통해 배설되지만 10 내지 20%는 다시 흡수되어 문맥혈로 들어간다. 이 가운데 극히 일부(2%)는 간에서 흡수되지 못하여 신장을 통해 소변으로 배설된다.
혈청 빌리루빈은 반덴베르흐(van den Bergh) 반응법으로 측정한다. 메타놀 같은 가속물질의 첨가 없이 측정한 부분을 직접형이라 하며(직접반응법) 이는 혈청내 접합형 빌리루빈치를 반영한다. 전체 빌리루빈치는 메타놀 등의 가속물질을 첨가하고 30분 후에 측정하며(간접반응법) 전체에서 직접형을 제하면 간접형 즉 비접합형 빌리루빈치가 된다. 정상에서는 전체 혈청 빌리루빈치가 1mg/dL 미만이고 이중 30% 정도까지가 접합형이다.
고성능 액체 크로마토그래피 같은 발전된 방법들이 도입되면서 혈청 빌리루빈의 여러 가지 다른 구성 성분들이 밝혀지고 있다. 그중 임상적으로 중요한 한 가지는 알부민 결합형 빌리루빈이다.
이는 비접합형 빌리루빈이 혈청 알부민과 공유결합한 형태로서 알부빈과 molar ratio가 1:1로 유지되는 한도, 즉 혈장 빌리루빈치가 35mg/dL 이내에서는 알부민과 아주 강하게 비가역성으로 결합하지만, 그 이상 빌리루빈치가 상승할 경우에는 알부민과의 결합 정도가 상대적으로 약한 가역성이 된다. 따라서 알부민과 결합할 수 있는 salicylate, sulfonamide, 지방산, penicillin 유도체와 같은 다른 유기음이온 물질 등을 신생아 황달 시에 같이 사용할 경우에는 비접합형 빌리루빈의 알부민과의 결합을 더욱 방해하여 핵황달의 위험성을 높이게 된다.
접합형 빌리루빈도 혈장 내에서는 알부민과 두 가지 형태, 즉 가역성 혹은 비가역성으로 결합하게 된다. 알부민과의 가역성 비공유결합은 비접합형 빌리루빈의 경우보다 더 약하며, 접합형 빌리루빈은 수용성이므로 신장의 사구체에서 쉽게 여과될 수 있고, 또한 세뇨관에서 완전히 재흡수 되지 않기 때문에 접합형 고빌리루빈혈증 시에는 소변 내에서 빌리루빈이 검출될 수 있다. 한편 장기간의 담도폐쇄나 담즙저류의 경우처럼 접합형 빌리루빈이 체내에 장기간 존재하게 되는 경우에는 알부민과 비가역성 공유결합을 할 수 있는데, 이를 ' delta분획‘ 혹은 'biliprotein'이라고 한다. 이 알부민 결합형 빌리루빈은 담즙정체 및 기타 간담도 질환에서 매우 중요한 의미를 갖는 물질이다. 이는 간에서 접합형 빌리루빈의 배설 기능이 저하된 경우 혈청에서 생성된다. 이때는 알부민과의 결합이 강하기 때문에 혈청에서 제거되는데 시간이 많이 걸리게 된다. 즉 보통 빌리루빈이 혈청에서 제거되는 반감기가 4시간인데 반해 알부민 결합형 빌리루빈의 반감기는 12 내지 14일에 이른다. 따라서 접합형 고빌리루빈혈증 환자들의 일부에서 회복기에 소변내 빌리루빈이 검출되지 않는 사실과 기대했던 것보다 혈청 빌리루빈치의 감소 속도가 늦은 것은 모두 이 시기에 혈청에 존재하는 빌리루빈이 알부민 결합형 빌리루빈이기 때문이다.
정상 혈장의 총빌리루빈치는 남자에서 여자에서보다 의미 있게 더 높으며 실제적으로 혈청내에 존재하는 빌리루빈은 비접합형이다. 임상적으로 황달로 나타나는 고빌리루빈혈증의 주된 부분이 비접합형unconjugated 인지 혹은 접합형conjugated 인지에 따라서 분류될 수 있다. 빌리루빈생성의 증가, 간세포내로의 운반의 장애, 간세포 내에서의 빌리루빈포합bilirubin conjugation의 장애는 비접합형 고빌리루빈혈증 unconjugated hyperbilirubinemia과 연관이 있는 특징을 가지는 질환을 초래한다. 이러한 질환상태에서는 총 혈청 빌리루빈치의 85%이상이 비접합형이다. 용혈 속도와 더불어서 간에서 빌리루빈포합능력이 비접합형 고빌리루빈혈증의 정도를 결정한다. 심지어 심한 용혈성질환에서도 정상적인 간기능이 있을때는 총 빌리루빈치가 5mg/dL를 초과하지는 않는다. 비접합형 고빌리루빈혈증은 또한 간으로의 빌리루빈 운반을 방해하는 질환상태 ( CHF or portosytemic shunts)에서도 관찰된다. 반면에 빌리루빈의 간내 배설의 장애가 있는 질환과 간외 폐색이 있는 질환들에서는 접합형 고빌리루빈혈증conjugated hyperbilirubinemia이 관찰된다. 특징적으로 이러한 경우 혈청빌리루빈의 50%이상이 직접형이다.
간질환에서 빌리루빈의 증가는 예후와 직접 관련이 있으므로 주의해야 한다. 효소 증가 등의 다른 간기능검사상 이상 없이 빌리루빈 단독으로 증가한 경우에는 Gilbert 증후군 및 용혈을 의심해야 하고 일반적으로 간질환이 없이 만성 용혈에 의한 경우에는 5mg/L 이상 증가는 경우가 드물다. 대개의 간질환시 효소가 먼저 증가하고 빌리루빈은 뒤늦게 증가하여 회복된 후에도 황달이 있는 경우가 많은데 이는 알부민 결합형 빌리루빈 때문이다.
피부, 점막, 공막의 황색착색으로 나타나는 황달이 나타나기 위해서는 혈청 빌리루빈치가 3mg/dl이상이 필요하다. 인공조명 하에서는 낮은 치에서 황달을 발견하기가 다소 어렵다. 카로텐carotene (특히, 당근) 혹은 lycopene (특히 토마토 쥬스)가 풍부한 음식을 섭취한 경우, Atabrine, Quinacrine 혹은 Busulfan같은 약제의 복용시는 유사한 피부변화를 나타내지만 공막의 황달이 없음으로 해서 쉽게 구별될 수 있다.
2) 소변내 빌리루빈
비접합형 빌리루빈은 알부민과 결합하여 운반되므로 신사구체를 통과하지 못하므로 소변내 빌리루빈은 언제나 접합형 빌리루빈이며 직접형 혹은 접합형 빌리루빈이 상승되는 경우에만 나타난다. 따라서 소변에서 빌리루빈이 검출되면 간담도 질환을 의심해야 한다. 빌리루빈이 있을 때 초래되는 특징적인 갈색의 소변색은 hemoglobinuria 혹은 myoglobinuria에 의해 초래될 수 있는 유사한 소변색의 변화와 구별되어야 한다. 검사 전에 소변의 보관기간이 긴 경우 위음성false-negative의 결과를 초래할 수 있다. bilirubinuria는 황달의 임상증상이 나타나기 전에 나타날 수 있다. 왜냐하면 접합형 빌리루빈의의 신장 내 역치가 < 1.0㎎/㎗로 낮기 때문이다.
접합형 빌리루빈은 혈청 빌리루빈치가 정상인 경우에도 소변에서 검출될 수 있어 간담도 질환을 초기에 진단할 수 있는 검사법이 될 수 있다. 또한 일단 혈청 빌리루빈치가 상승했던 환자들에서 그 값이 정상화하기 이전에 소변에서 빌리루빈이 사라지는데 이때의 혈청내 빌리루빈은 모두 알부민 결합형이다.
3) 소변 내 우로빌리노겐urobilinogen
소변 내 우로빌리노겐은 장관에서 재흡수된 모든 빌리루빈을 간세포를 통해 다시 배설할 수 없을 때 초기에 증가하게 된다. 따라서 다른 간기능 검사들이 정상인 경우에도 간세포의 기능장애를 알아낼 수 있는 예민한 지표가 된다. 알코올성 간손상, 대상성 간경변증 혹은 간의 악성 종양 환자에서 이용할 수 있으며, 발열에 의한 경미한 간기능장애, 순환장애, 용혈성 질환이 있을 때에도 유용하다.
급성 바이러스성 간염 환자에서 초기에 소변에 우로빌리노겐이 나타나는 것은 간세포의 기능장애가 있음을 의미한다. 황달이 최고조로 심해졌을 때에는 간에서 빌리루빈 배설이 거의 없으므로 소변내 우로빌리루빈도 사라진다. 회복기가 시작되면 우로빌리노겐이 다시 소변에 나타나며 완전 회복시 우로빌리노겐의 배설은 없어진다.
담즙정체성 황달이 있는 환자의 소변에는 우로빌리노겐이 없으며 악성 질환에 의해 담도가 완전히 막힌 경우도 소변내 우로빌리노겐의 배설은 없다. 그러나 담석이나 담도 협착에 의해 담도가 부분적으로 막혔을 경우에는 소변 내 우로빌리노겐은 간헐적으로 증가한다.
4) 암모니아
간은 체내에서 끊임없이 생성된 암모니아를 요소 urea로 전환시켜 신장으로 배설시키는데 간경변이나 전격성 간염 등의 심한 간기능 장애시 증가하여 간성혼수를 유발할 수 있다.
간내에서 Krebs-Henseleit cycle을 통한 urea 생성은 질소대사의 독성산물인 암모니아의 처리를 위해서 필요하다. 혈청 암모니아치의 상승은 급성 및 만성 형태의 간질환에서 흔히 관찰된다. 전격성간부전에서 보이는 현저한 상승은 중증의 간세포괴사의 배경 하에서 초래되는 암모니아에서 요소로의 전환의 장애로 인한 결과이며 반면에 간경변증 및 문맥압항진증 환자들에서 나타나는 hyperammonia는 대장의 세균으로부터 유래되는 암모니아의 portosystemic shunting을 주로 반영한다. 간성뇌증이 추정되는 환자들에서 일상적으로 검사되고 치료효과의 표식자로 사용이 되지만 혈청 암모니아치는 뇌증의 정도와 단지 대략적으로 상응한다.
1) 혈청 빌리루빈
빌리루빈은 70내지 80%가 노쇠한 적혈구의 헤모글로빈으로부터 유리된 헴이 간이나 비장 등의 망상내피계 내에서 대사됨으로써 생산된다. 나머지는 골수내 적혈구계 세포들이나 시토크롬(cytochrome)p450 등 간내 철분함유 효소들로부터 생성된다. 이렇게 만들어진 혈청내 빌리루빈은 불용성이어서 혈액으로 운반되기 위해서는 수용성 형태로 변해야 한다. 이를 위해 혈청 알부민과 가역적으로 결합하며 비로소 간으로 운반될 수 있다. 간에서 흡수된 빌리루빈은 예전에 Y단백질로 불리었던 리간딘(Ligandin)과 결합하여 형질내 세망으로 운반된다. 여기서 빌리루빈은 글루쿠론산(glucuronic acid)과 접합함으로서 수용성이 된다. 이를 우리는 직접형 혹은 접합형 빌리루빈으로 부른다. 접합형 빌리루빈은 담즙세관을 통해 담관으로 배설된다. 장으로 배설된 접합형 빌리루빈은 장내 세균이 함유하고 있는 베타 글루쿠로니다제(β-glucuronidase)에 의해 비접합형 빌리루빈으로 변하며 이는 다시 장내 세균에 의해 우로빌리노겐(urobilinogen)으로 환원된다. 이들은 대부분 우로빌리노겐 혹은 우로빌린 형태로 대변을 통해 배설되지만 10 내지 20%는 다시 흡수되어 문맥혈로 들어간다. 이 가운데 극히 일부(2%)는 간에서 흡수되지 못하여 신장을 통해 소변으로 배설된다.
혈청 빌리루빈은 반덴베르흐(van den Bergh) 반응법으로 측정한다. 메타놀 같은 가속물질의 첨가 없이 측정한 부분을 직접형이라 하며(직접반응법) 이는 혈청내 접합형 빌리루빈치를 반영한다. 전체 빌리루빈치는 메타놀 등의 가속물질을 첨가하고 30분 후에 측정하며(간접반응법) 전체에서 직접형을 제하면 간접형 즉 비접합형 빌리루빈치가 된다. 정상에서는 전체 혈청 빌리루빈치가 1mg/dL 미만이고 이중 30% 정도까지가 접합형이다.
고성능 액체 크로마토그래피 같은 발전된 방법들이 도입되면서 혈청 빌리루빈의 여러 가지 다른 구성 성분들이 밝혀지고 있다. 그중 임상적으로 중요한 한 가지는 알부민 결합형 빌리루빈이다.
이는 비접합형 빌리루빈이 혈청 알부민과 공유결합한 형태로서 알부빈과 molar ratio가 1:1로 유지되는 한도, 즉 혈장 빌리루빈치가 35mg/dL 이내에서는 알부민과 아주 강하게 비가역성으로 결합하지만, 그 이상 빌리루빈치가 상승할 경우에는 알부민과의 결합 정도가 상대적으로 약한 가역성이 된다. 따라서 알부민과 결합할 수 있는 salicylate, sulfonamide, 지방산, penicillin 유도체와 같은 다른 유기음이온 물질 등을 신생아 황달 시에 같이 사용할 경우에는 비접합형 빌리루빈의 알부민과의 결합을 더욱 방해하여 핵황달의 위험성을 높이게 된다.
접합형 빌리루빈도 혈장 내에서는 알부민과 두 가지 형태, 즉 가역성 혹은 비가역성으로 결합하게 된다. 알부민과의 가역성 비공유결합은 비접합형 빌리루빈의 경우보다 더 약하며, 접합형 빌리루빈은 수용성이므로 신장의 사구체에서 쉽게 여과될 수 있고, 또한 세뇨관에서 완전히 재흡수 되지 않기 때문에 접합형 고빌리루빈혈증 시에는 소변 내에서 빌리루빈이 검출될 수 있다. 한편 장기간의 담도폐쇄나 담즙저류의 경우처럼 접합형 빌리루빈이 체내에 장기간 존재하게 되는 경우에는 알부민과 비가역성 공유결합을 할 수 있는데, 이를 ' delta분획‘ 혹은 'biliprotein'이라고 한다. 이 알부민 결합형 빌리루빈은 담즙정체 및 기타 간담도 질환에서 매우 중요한 의미를 갖는 물질이다. 이는 간에서 접합형 빌리루빈의 배설 기능이 저하된 경우 혈청에서 생성된다. 이때는 알부민과의 결합이 강하기 때문에 혈청에서 제거되는데 시간이 많이 걸리게 된다. 즉 보통 빌리루빈이 혈청에서 제거되는 반감기가 4시간인데 반해 알부민 결합형 빌리루빈의 반감기는 12 내지 14일에 이른다. 따라서 접합형 고빌리루빈혈증 환자들의 일부에서 회복기에 소변내 빌리루빈이 검출되지 않는 사실과 기대했던 것보다 혈청 빌리루빈치의 감소 속도가 늦은 것은 모두 이 시기에 혈청에 존재하는 빌리루빈이 알부민 결합형 빌리루빈이기 때문이다.
정상 혈장의 총빌리루빈치는 남자에서 여자에서보다 의미 있게 더 높으며 실제적으로 혈청내에 존재하는 빌리루빈은 비접합형이다. 임상적으로 황달로 나타나는 고빌리루빈혈증의 주된 부분이 비접합형unconjugated 인지 혹은 접합형conjugated 인지에 따라서 분류될 수 있다. 빌리루빈생성의 증가, 간세포내로의 운반의 장애, 간세포 내에서의 빌리루빈포합bilirubin conjugation의 장애는 비접합형 고빌리루빈혈증 unconjugated hyperbilirubinemia과 연관이 있는 특징을 가지는 질환을 초래한다. 이러한 질환상태에서는 총 혈청 빌리루빈치의 85%이상이 비접합형이다. 용혈 속도와 더불어서 간에서 빌리루빈포합능력이 비접합형 고빌리루빈혈증의 정도를 결정한다. 심지어 심한 용혈성질환에서도 정상적인 간기능이 있을때는 총 빌리루빈치가 5mg/dL를 초과하지는 않는다. 비접합형 고빌리루빈혈증은 또한 간으로의 빌리루빈 운반을 방해하는 질환상태 ( CHF or portosytemic shunts)에서도 관찰된다. 반면에 빌리루빈의 간내 배설의 장애가 있는 질환과 간외 폐색이 있는 질환들에서는 접합형 고빌리루빈혈증conjugated hyperbilirubinemia이 관찰된다. 특징적으로 이러한 경우 혈청빌리루빈의 50%이상이 직접형이다.
간질환에서 빌리루빈의 증가는 예후와 직접 관련이 있으므로 주의해야 한다. 효소 증가 등의 다른 간기능검사상 이상 없이 빌리루빈 단독으로 증가한 경우에는 Gilbert 증후군 및 용혈을 의심해야 하고 일반적으로 간질환이 없이 만성 용혈에 의한 경우에는 5mg/L 이상 증가는 경우가 드물다. 대개의 간질환시 효소가 먼저 증가하고 빌리루빈은 뒤늦게 증가하여 회복된 후에도 황달이 있는 경우가 많은데 이는 알부민 결합형 빌리루빈 때문이다.
피부, 점막, 공막의 황색착색으로 나타나는 황달이 나타나기 위해서는 혈청 빌리루빈치가 3mg/dl이상이 필요하다. 인공조명 하에서는 낮은 치에서 황달을 발견하기가 다소 어렵다. 카로텐carotene (특히, 당근) 혹은 lycopene (특히 토마토 쥬스)가 풍부한 음식을 섭취한 경우, Atabrine, Quinacrine 혹은 Busulfan같은 약제의 복용시는 유사한 피부변화를 나타내지만 공막의 황달이 없음으로 해서 쉽게 구별될 수 있다.
2) 소변내 빌리루빈
비접합형 빌리루빈은 알부민과 결합하여 운반되므로 신사구체를 통과하지 못하므로 소변내 빌리루빈은 언제나 접합형 빌리루빈이며 직접형 혹은 접합형 빌리루빈이 상승되는 경우에만 나타난다. 따라서 소변에서 빌리루빈이 검출되면 간담도 질환을 의심해야 한다. 빌리루빈이 있을 때 초래되는 특징적인 갈색의 소변색은 hemoglobinuria 혹은 myoglobinuria에 의해 초래될 수 있는 유사한 소변색의 변화와 구별되어야 한다. 검사 전에 소변의 보관기간이 긴 경우 위음성false-negative의 결과를 초래할 수 있다. bilirubinuria는 황달의 임상증상이 나타나기 전에 나타날 수 있다. 왜냐하면 접합형 빌리루빈의의 신장 내 역치가 < 1.0㎎/㎗로 낮기 때문이다.
접합형 빌리루빈은 혈청 빌리루빈치가 정상인 경우에도 소변에서 검출될 수 있어 간담도 질환을 초기에 진단할 수 있는 검사법이 될 수 있다. 또한 일단 혈청 빌리루빈치가 상승했던 환자들에서 그 값이 정상화하기 이전에 소변에서 빌리루빈이 사라지는데 이때의 혈청내 빌리루빈은 모두 알부민 결합형이다.
3) 소변 내 우로빌리노겐urobilinogen
소변 내 우로빌리노겐은 장관에서 재흡수된 모든 빌리루빈을 간세포를 통해 다시 배설할 수 없을 때 초기에 증가하게 된다. 따라서 다른 간기능 검사들이 정상인 경우에도 간세포의 기능장애를 알아낼 수 있는 예민한 지표가 된다. 알코올성 간손상, 대상성 간경변증 혹은 간의 악성 종양 환자에서 이용할 수 있으며, 발열에 의한 경미한 간기능장애, 순환장애, 용혈성 질환이 있을 때에도 유용하다.
급성 바이러스성 간염 환자에서 초기에 소변에 우로빌리노겐이 나타나는 것은 간세포의 기능장애가 있음을 의미한다. 황달이 최고조로 심해졌을 때에는 간에서 빌리루빈 배설이 거의 없으므로 소변내 우로빌리루빈도 사라진다. 회복기가 시작되면 우로빌리노겐이 다시 소변에 나타나며 완전 회복시 우로빌리노겐의 배설은 없어진다.
담즙정체성 황달이 있는 환자의 소변에는 우로빌리노겐이 없으며 악성 질환에 의해 담도가 완전히 막힌 경우도 소변내 우로빌리노겐의 배설은 없다. 그러나 담석이나 담도 협착에 의해 담도가 부분적으로 막혔을 경우에는 소변 내 우로빌리노겐은 간헐적으로 증가한다.
4) 암모니아
간은 체내에서 끊임없이 생성된 암모니아를 요소 urea로 전환시켜 신장으로 배설시키는데 간경변이나 전격성 간염 등의 심한 간기능 장애시 증가하여 간성혼수를 유발할 수 있다.
간내에서 Krebs-Henseleit cycle을 통한 urea 생성은 질소대사의 독성산물인 암모니아의 처리를 위해서 필요하다. 혈청 암모니아치의 상승은 급성 및 만성 형태의 간질환에서 흔히 관찰된다. 전격성간부전에서 보이는 현저한 상승은 중증의 간세포괴사의 배경 하에서 초래되는 암모니아에서 요소로의 전환의 장애로 인한 결과이며 반면에 간경변증 및 문맥압항진증 환자들에서 나타나는 hyperammonia는 대장의 세균으로부터 유래되는 암모니아의 portosystemic shunting을 주로 반영한다. 간성뇌증이 추정되는 환자들에서 일상적으로 검사되고 치료효과의 표식자로 사용이 되지만 혈청 암모니아치는 뇌증의 정도와 단지 대략적으로 상응한다.
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