근위축성 측삭 경화증(ALS): 희귀병 중 흔한 질환

ALS의 역학 연구

역학 연구에 따르면 ALS의 발병률은 1.9/10만, 유병률은 4.5/10만이며 평균 발병 연령은 55세입니다. (발병률: 연간 신규 환자의 비율, 유병률: 전체 인구 대비 기존 환자의 비율)

추가 데이터에 따르면 유럽과 미국의 발병률은 2.6/10만으로 더 높고 유병률은 7-9/10만입니다. 여성보다 남성에게 더 흔하며 백인에게 많이 발생하는데, 그 중 앵글로색슨족과 게르만족의 발병률이 라틴계보다 현저히 높습니다.

(출처: 미국 질병통제예방센터)

반대로 황인종의 발병률은 더 낮아 동아시아는 0.8/10만, 남아시아는 0.7/10만입니다. 이 때문에 유럽과 미국은 이 질환 연구에 많은 투자를 하고 있으며, 전 세계 ALS 관련 프로젝트의 80% 이상을 차지합니다.

운동신경질환

ALS는 운동신경을 선택적으로 손상시켜 근육에 이차적인 손상을 유발하는 일군의 신경계 질환인 운동신경질환입니다. 정상적인 신체에는 아래 그림과 같이 질서 있게 작동하는 운동신경계가 존재합니다.

먼저 뇌의 운동피질과 뇌간이 자발적 운동 신호를 전달합니다. 운동피질은 자발적 운동의 계획, 시작 및 지휘를 담당하고, 뇌간은 호흡, 자세 제어 등 리듬이 있고 정형화된 운동을 담당하며 기본적으로 의식적 참여가 필요하지 않습니다.

뇌의 보조 영역으로서 기저핵은 의도된 운동의 시작과 불필요한 운동의 억제를 담당하고, 소뇌는 운동 전 과정에서 각 부서의 기능을 조정하며 진행 중인 운동의 협응을 관리합니다.

운동피질과 뇌간의 신호는 척수 또는 운동신경 풀로 전달됩니다. 일부 정보는 직접 운동신경절로 가고, 일부는 척수를 통해 운동신경 풀로 전달됩니다.

그 다음 운동신경 풀의 운동신경이 근육에 작동 명령을 내립니다. 동시에 척수는 국소 회로 신경을 통해 감각운동 통합과 중앙 패턴 생성을 담당하여 간단한 문제를 처리하고 복잡한 문제는 운동피질이나 뇌간에 보고하여 지시를 받습니다.

여기서 상위운동신경(UMN, Upper Motor Neuron)과 하위운동신경(LMN, Lower Motor Neuron)이라는 새로운 용어 두 가지가 소개됩니다. 상위운동신경은 근육과 직접 소통하지 않는 피질, 즉 뇌간과 척수에 있는 신경세포를 말하며(소뇌, 기저핵 등 보조 영역의 신경세포는 제외), 하위운동신경은 운동신경과 연결된 신경세포를 의미합니다.

ALS의 잠재적 병변 위치는 이 두 가지 유형의 신경세포가 형성하는 명령 전달 사슬에서 발생합니다. 근육 자체는 병들지 않지만 신경 활동이 감소함에 따라 위축됩니다.

ALS의 분류

운동신경계의 분류에 따라 ALS는 LMN 손상형과 UMN 손상형으로 나눌 수 있습니다.

두 가지를 구분하는 핵심은 LMN 손상형은 처음부터 근육과 소통하는 신경세포에 직접 발생하므로 증상이 이완성 마비, 근긴장 저하 및 반사 저하, 경련 및 발작, 바빈스키 징후 음성으로 나타나는 반면, UMN 손상형은 경직성 마비, 근긴장 항진 및 반사 항진, 불용성 위축, 바빈스키 징후 양성으로 나타납니다.

바빈스키 징후(Babinski sign):

무딘 도구로 발바닥을 자극했을 때 나타나는 반사를 말합니다. 반사는 두 가지 형태로 나타날 수 있는데, 건강한 성인의 경우 족저반사는 엄지발가락이 아래로 굽혀지는 반응(굴곡)을 보입니다. 엄지발가락이 위로 펴지는 반응(신전)은 신경과 의사 조셉 바빈스키의 이름을 따서 바빈스키 반응 또는 바빈스키 징후라고 합니다.^[2]

또한 LMN 손상형의 근위축은 UMN 손상형보다 더 일찍 빠르게 발생하며, UMN 손상형은 초기에 일정 수준의 근육 기능 항진이 나타납니다.

ALS의 병변은 주로 운동신경에 위치하지만, 증상이 많은 소뇌 및 근위축 관련 질환과 유사하기 때문에 진단이 쉽지 않습니다. 특히 UMN 손상형 ALS는 동일하게 UMN 손상 질환인 원발성 측삭 경화증(PLS)과 종종 혼동되고, LMN 손상형 ALS는 진행성 근위축증(PMA)과도 구별하기 어렵습니다.

일부 국가에서는 PLS와 PMA를 단순히 ALS로 분류하기도 합니다. 분류가 명확하지 않기 때문에 많은 역학 통계 결과가 다양하게 나타납니다.

ALS는 종종 전두측두엽 치매를 동반합니다. 스티븐 호킹과 같이 전두측두엽 치매가 없는 환자는 사고 능력에 큰 손상이 발생하지 않습니다.

또한 조기 발병 ALS와 후기 발병 ALS는 많은 경우 명확한 차이가 있습니다. 예를 들어 조기 발병 환자의 상당수는 진단 후 10년 이상 생존하는 반면, 후기 발병 환자의 대부분은 스폰지밥의 창작자 스티븐 힐렌버그처럼 질병 경과가 매우 빠릅니다.

추가로 ALS는 구근 발병형(bulbar-onset ALS)과 척수 발병형(spinal-onset ALS)으로 세분화할 수도 있습니다. ALS는 증상과 병리 상태의 범위가 복잡하고 환자마다 질병 경과가 다르기 때문에 분류가 어렵습니다. 심지어 같은 연령, 같은 초기 증상을 가진 환자라도 질병 진행과 생존 시간은 매우 다양합니다. 따라서 명확한 ALS 분류 체계를 확립하는 것은 매우 필요하고 시급합니다.

치료법

현재 ALS에 대해 시판 중인 약물은 두 가지뿐입니다:

• 릴루졸(Riluzole): 생존 기간을 2~3개월 늘릴 수 있으며 구근 발병형 ALS에 비교적 효과가 좋고 질병 초기에 우수한 효과를 보입니다. 기전은 아직 완전히 밝혀지지 않았으며 현재 시냅스 전 글루탐산 억제 효과로 알려져 있지만, 흥분성 신경전달물질의 억제는 환자의 정신 및 운동 약화를 유발할 수 있습니다. 릴루졸로 ALS를 치료할 때 합병증을 조절하기 위해 여러 약물이 필요합니다.
• 에다라본(Edaravone): 일본에서 개발된 약물로 ALS의 신체 기능 장애를 감소시킬 수 있지만 초기 발병 ALS의 소수 환자에게만 효과가 있습니다. 기전은 세포의 과도한 산화를 억제하여 신경세포를 보호하는 것으로 추정됩니다. 에다라본은 심각한 부작용도 있으며 연간 비용이 14만 달러에 달합니다.

다른 약물은 환자의 통증만 완화할 수 있으며 주로 신경통과 피로 감소, 근육 이완, 항경련, 침 흘림 및 가래 등 외적 증상 억제 효과가 있습니다. 그 외 항우울제, 항불안제 등 향정신성 약물과 인지 기능에 도움이 되는 일부 약물이 있습니다.

ALS 증상 완화에 도움이 되는 보조 치료법도 있습니다:

• 비침습적 환기(NIV, Non-invasive ventilation): 질병 후반기에 자발적 호흡 능력을 상실한 환자의 수면 중 질식을 예방하는 보조 방법입니다. 환자가 코와 입을 덮는 마스크를 착용하고 설정된 주파수로 펌프를 사용하여 폐에 공기를 압입하여 호흡을 보조하는 원리입니다. 연구에 따르면 NIV를 병행 사용하면 릴루졸 단독 사용보다 수명에 더 좋은 효과가 있으며 삶의 질 평가 결과도 더 좋습니다. 하지만 심각한 인지 장애와 심각한 구근 기능 장애가 있는 환자는 이 치료를 받을 수 없습니다.
• 침습적 환기(IV, Invasive ventilation): 침습적 인공 기도(기관 내 튜브 또는 기관 절개 튜브)를 사용하여 환기 지원을 하는 것을 말하며, NIV로 효과가 없는 호흡 기능이 더 약한 환자에게 적합합니다. 하지만 이 치료를 사용하는 환자는 삶의 질이 크게 저하되고 비용이 매우 높습니다. IV에 대한 수용도는 국가마다 다른데, 일본에서는 30%의 환자가 받을 의향이 있는 반면 유럽과 미국에서는 5%의 환자만이 이런 방식으로 몇 달 더 사는 것을 원합니다.

RDDC가 희귀질환 연구를 지원합니다

희귀질환 데이터 센터(RDDC, Rare Diseases Data Center)는 칭화대학교 주강삼각주 연구소(RITPRD)가 개발하고 사이아젠 바이오사이언스(Cyagen Bioscience)가 지원했습니다.

RDDC는 국제 공공 생물 자원에서 다양한 유형의 희귀질환의 유전자, 돌연변이, 표현형 및 동물 모델에 대한 데이터와 정보를 수집하고 정리하여 시각적인 방식으로 제공하는 것을 목표로 합니다. 현재 2만 개 이상의 유전자 정보와 1만 4천 개 이상의 질환 정보를 수집하고 있습니다!

사용자는 해당 희귀질환의 정보를 더 잘 이해할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 AI 도구를 활용하여 병원성과 RNA 스플라이싱을 예측함으로써 희귀질환의 진단과 치료 연구 개발을 가속화하는 데 도움을 받을 수 있습니다.

자세한 정보는 위 이미지를 클릭하세요!

*성명: RDDC 데이터와 도구는 과학 연구 목적으로만 제공되며 참고용일 뿐 의료 진단 및 평가의 최종 결론으로 사용할 수 없습니다.

참고문헌:

[1] Dale Purves et al. Neuroscience.Sinauer Associates.2018.9781605353807,1605353809

[2] https://en.wikipedia.org/

[3] Al-Chalabi A , Hardiman O ,Kiernan M C , et al. Amyotrophic lateral sclerosis: moving towards a newclassification system[J]. Lancet Neurology, 2016, 15(11):1182-1194.