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심장자기공명영상으로 일산화탄소중독에 의한 심근손상 규명
Bio통신원(한국연구재단)
- 등록2021.04.29
- 조회1545
<연세대학교 차용성 교수, 조동혁 교수, 고성민 교수>
침묵의 살인자 일산화탄소 중독 뇌 뿐 아니라 심장에도 흔적을 남긴다.
일산화탄소 중독에 동반되는 심장손상이 저산소 때문이 아니라 일산화탄소가 직접 심근에 손상을 입힐 것이라는 연구결과가 나왔다. 한국연구재단은 차용성 교수(연세대학교) 연구팀이 심장자기공명영상을 통해 일산화탄소 중독에 의한 심근손상의 존재와 패턴을 규명했다고 밝혔다.
급성 일산화탄소 중독으로 매년 7,000명 이상의 환자가 발생하며 중독에 의해 발생한 심장손상은 조기사망이나 심혈관 관련 질환 발생과 연관성이 있는 것으로 나타났다.
하지만 초기 심장 이상이 치료과정에서 심장초음파상 구조와 움직임, 심근효소상승 등이 회복됨에도 어떻게 심근손상이 있었던 환자의 장기적인 예후에 영향을 주는지는 알 수 없었다.
연구팀은 일산화탄소로 인한 심근손상의 존재와 패턴을 비침습적으로 알아보기 위해 104명의 급성 일산화탄소 중독환자를 대상으로 3년에 걸쳐 심장상태를 평가하기 위한 민감한 검사방법인 심장자기공명영상을 실시하였다.
※ 자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging) : 고주파에 체내 수소원자핵이 반응해 만드는 신호를 재구성, 장기의 단면이나 입체영상을 얻어 질병유무를 진단하는 장치
그 결과 환자의 3분의 2 가량에서 심근의 미세손상이 관찰되며 주로 심근의 중간벽(mid-wall)에 섬유화 소견을 보이는 것을 알아냈다.
※ 섬유화(fibrosis) : 세포 사이에 기질 단백질이 과도하게 침착돼 딱딱하게 굳는 현상.
저산소증으로 인한 심근손상에서 주로 관찰되는 심내막층 손상이 아닌 별개의 기전이 존재함을 뒷받침하는 것이다.
※ 심내막층 : 심장을 이루는 근육인 심근의 가장 안쪽 부분. 연구에서 심근을 안쪽부터 1)심내막층, 2)중간벽층, 3)심외막층, 그리고 모든 심근을 다 침범한 4)전층으로 분류하여 분석하였다.
이는 일산화탄소 중독 환자에게심근에 숨겨진 손상이 있을 수 있음을 보여준 것이다.
※ 심장초음파 : 초음파로 직접 보면서 심장의 구조와 움직임을 관찰하고 기능과 혈류 상태를 파악하여 심장질환을 조기에 진단할 수 있는 검사.
일산화탄소에 의한 직접 심근손상 가능성을 시사한 이번 연구결과를 토대로 연구팀은 지속적인 추적관찰을 통해 심근손상과 장기예후와의 관련성을 분석할 계획이다. 이를 통해 심근손상에 따른 급성기 치료 및 합병증 예방과 치료전략 수립을 위한 기초자료를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 생애첫연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 심장영상의학 분야 국제학술지 ‘미국심장학회:심장혈관영상지(JACC: Cardiovascular imaging)’에 4월 14일 게재(온라인)되었다.
주요내용 설명
<작성 : 연세대학교 차용성 교수>
논문명
Myocardial Injury and Fibrosis From Acute Carbon Monoxide Poisoning: A Prospective Observational Study
저널명
JACC: Cardiovascular imaging
키워드
carbon monoxide poisoning(일산화탄소중독), complications(합병증), heart(심장), cardiac magnetic resonance imaging(심장자기공명영상), transthoracic echocardiography(심초음파)
DOI
doi.org/10.1016/j.jcmg.2021.02.020
저 자
차용성 교수(교신저자/연세대학교 원주의과대학), 조동혁 교수(제1저자/연세대학교 원주의과대학), 고성민 교수(제1저자/연세대학교 원주의과대학)
1. 연구의 필요성
○ 급성일산화탄소 중독은 석탄연료 사용이 감소하며 줄어드는 추세 였으나 2010년 이후로 증가하여 2018년 국내에서 7,000여명이 급성 일산화탄소 중독으로 치료 받았다.
○ 합병증으로 최근 심장 손상에 대한 연구들이 관심을 받고 있으며 심장 손상은 조기사망 및 심혈관 관련 질환의 발생에 영향을 미칠 수 있다.
○ 원주세브란스기독병원은 급성일산화탄소 중독 환자에 대한 치료 및 연구가 활발한 기관 중 하나로 심근효소를 이용한 연구로 중독 환자의 20%에서 심근 손상이 일어남을 밝힌 바 있다(Emergency Medicine Journal). 그러나 심장기능 이상은 추후 회복함에도 불구하고 심장 손상이 왜 환자의 장기적인 예후에 영향을 주는지는 아직 잘 알려지지 않았다.
○ 우리는 일산화탄소로 인한 심근 손상을 비침습적으로 확인하기 위하여 심장 상태를 평가하는 가장 민감한 검사 기법인 심장 자기공명영상 (MRI)를 통하여 급성기와 중독 후 4-5개월 지나 촬영을 실시하였다.
2. 연구내용
○ 원주세브란스기독병원 응급실로 내원하는 급성일산화탄소중독환자 중 심장효소(troponin I)가 상승한 환자를 대상으로 3년간(2017-2019) 전향적 연구를 진행하였다.
○ 총 104명 환자에 대한 심장 MRI를 촬영하였다. 이중 69%의 환자에서 심근의 미세 손상이 관찰되었다. 손상의 패턴을 분석하였을 때 저산소증으로 인한 심근손상에서 주로 관찰되는 심내막층 손상이 아닌 40% 환자에서 주로 심근의 중간벽(mid-wall)층에 섬유화 소견을 보이는 경우가 가장 많았다.
○ 이는 단순히 저산소증에 의한 심근의 손상이 아닌 다른 형태의 손상 일산화탄소에 의한 심근의 직접 손상 등의 기전이 심근 손상의 주요 기전임을 예측할 수 있다. 또한 4-5개월 지난 후 촬영한 심장 MRI에서도 손상의 패턴은 변하지 않고 지속적으로 관찰되는 경우가 가장 많았다.
○ 이는 일산화탄소중독환자에서 심장 MRI로 관찰하였을 때 무증상의 심근 손상이 흔하다는 것을 시사하며 이러한 손상이 4-5개월 뒤에도 관찰된다는 것을 보여준 첫 보고이다. 이 연구결과는 심장영상의학 분야 권위지인 JACC: Cardiovascular imaging에 수록되었다
3. 기대효과
○ 이번 연구를 통하여 급성일산화탄소중독에 의한 심장관련 합병증으로 증상도 없고 심근효소검사 및 심장초음파상 기능에 이상이 회복 되었는데도 불구하고 드러나지 않는 숨겨진 심근 손상이 2/3 환자에서 흔하게 있음을 심장 MRI를 통하여 처음으로 밝혔다.
○ 또한 손상 기전이 단순히 일산화탄소에 의한 저산소가 아님을 시사한다. 추가 동물 및 임상시험을 통하여 심근 손상의 병태생리를 밝혀나가려 하고 이 환자들을 추적 관찰하여 심장 MRI에서 심근 손상을 보인 환자들의 장기 예후와의 관련성을 분석할 것이다.
○ 또한 이런 위험이 있는 환자들을 선별하는 방법을 개발하고 추적관찰을 통하여 심장 손상을 동반한 환자들의 급성기 치료 및 심장손상으로 인해 생길 수 있는 합병증을 어떻게 예방 및 치료할지 전략을 수립할 수 있을 것이다. 이 연구 결과가 일산화탄소 중독으로 고생하는 환자들의 장기적인 예후 개선에 도움이 되길 바란다.
(그림) 급성일산화탄소중독 환자에서 심장자기공명영상에 의해 발견된 심근손상
총 104명 환자의 심장 MRI를 촬영한 결과 69%의 환자에서 심근의 미세손상이 관찰되었다. 손상패턴을 분석했을 때 104명 중 40%에서 심근의 중간벽 (mid-wall)층에 비가역적인 섬유화(그림의 노란 화살표로 표시된 부분이 섬유화 된 부분) 소견을 보였다.
※ 섬유화(fibrosis) : 세포 사이에 기질 단백질이 과도하게 침착돼 딱딱하게 굳는 현상.
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