Ⅰ. INTRODUCTION
구강 편평태선(Oral Lichen Planus, OLP)는 다양한 병인에 의해 발생하는 면역 매개 질환이다26). T세포 매개 자가 면역 질환이 특징이며 보통 만성적으로 발생한다25). 병소는 악화되 기도, 완화되기도 한다7). 구강 편평태선은 망상형(reticular), 미란형(erosive), 위축형(atrophic), 구진형(papular), 수포형(bullous) 등 5가지 아형으로 분류한다. 이 중 망상형이 가장 흔하며, 통증은 없으며 하얀 그물모양(Wickham striae)을 동반하는 특징이 있다25). 두 번째로 흔한 형태는 통증을 동반한 미란형으로 악성 변이 위험도가 높다고 알려져 있다25). OLP의 악성 변이 여부에 대해서는 현재 많은 논쟁이 있는데, 이는 아형에 따라 악성 변화율이 다르기 때문이다12,13). 즉, 미란형은 악성 변이 비율의 가능성이 높지만 망상형은 그 가능성이 낮기 때문에 OLP를 구강내 전암병소로 볼 것인지에 대한 논쟁이 발생한 것으로 볼 수 있다12).
구강 편평상피세포암(Oral Squamous Cell Carcinoma, OSCC)은 구강 내에서 발생하는 가장 흔한 악성종양으로 알려져 있으며 두경부암에서 70~90%를 차지하고 있다1,3,4,6). OSCC는 여러 단계에 걸쳐서 유전 및 후생적 변화를 통한 악성 변이가 특징이다6). 이 때문에 편평상피세포 암은 구강백반증(Oral Leukoplakia), 구강적색반(Oral Erythroplakia), OLP 등 다양한 구강내 전암병소로부터 비롯되는 경우가 많다6). OSCC의 5년 생존율은 약 50% 정도이며, 수술, 방사선치료, 화학요법 등 다양한 치료법이 발달되었음에도 지난 수 십년 간 생존율에는 큰 변화가 없었다. 이는 암의 초기 증상이 뚜렷하지 않아 말기에 진단되는 경우가 많기 때문이다2,4,6). 따라서 암종의 조기 진단에 대한 필요성이 큰 주목을 받고 있으며, OSCC의 조기진단 및 예후에 이용될 수 있는 생물학적 표지자(Biomarker)에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다5).
표지자란 혈액이나 체액, 조직 등에서 발견되는 생물학적 물질을 의미하며 정상 혹은 비정상적인 상태나 조건, 과정에 대한 지표로 사용된다35). 표지자는 혈청, 상피 조직, 타액 등에서 얻을 수 있으며, 주로 사이토카인, 단백질, 효소, mRNA, DNA 등으로 매우 다양하며, 특히 구강 질환에 있어서 타액 표지자에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다19). 타액은 다른 신체 조직과는 구별되는 구강만의 특징적인 체액이며 혈액과 달리 비침습적으로 표본을 획득할 수 있다는 것이 큰 장점이며, 표본을 얻는 과정이 단순하고 보관과 이동이 간편하다는 점에서 경제적인 방법으로 알려져 있다19).
임상에서는 OLP-망상형과 OLP-미란형이 각각 단독으로 발생되기도 하지만 두 가지 형태가 함께 혼재되어 나타나는 경우도 많다33). 또한, 611명의 구강 OLP 환자들을 1~26년간 추적 관찰한 연구에서는 OLP의 5가지 아형들이 시간이 지남에 따라 사라졌다가 다시 발생하는 등 다양한 변화를 보인다고 하였다18). OLP-망상형과 OLP-미란형 사이에는 IL-6, IL-8, IL-1 α, IL-1β, TNF-α와 같은 염증성 사이토카인이 함께 발현되는데, 이들의 발현은 명확한 차이가 존재한다고 보고하였다10). 한편, OLP-망상형과 OLP-미란형 사이에는 L-glutamic acid, Citric acid, Casomorphin, Pregnanediol 등과 같은 다양한 대사체(metabolomics profile)의 차이도 존재하는데. 이러한 연구 결과들을 고려하면 망상형에서 미란형으로 변화가 일어나는 특정 조건이나 환경이 있을 것으로 예상해볼 수 있고, 이에 대한 지표가 되는 표지자를 찾아볼 수 있을 것으로 기대한다22,27,36). OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC 사이에도 Cholic acid, Cysteine 등 공통된 대사체(metabolite)들이 있는데, 이들의 발현 정도에 차이가 있다고 보고된 것을 보아 OLP-미란형에서 악성 변이가 일어나는 조건을 조기에 진단하는 표지자를 찾아볼 수 있을 것이다75).
본 연구에서는 OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC에 대해 건강한 대조군 대비 발현량이 증가하거나 감소한 대사물질을 각각 조사한 후 결과를 서로 비교하여 OLP의 형태 변화와 악성 변이를 조기에 진단할 수 있는 표지자를 발굴하고자 문헌고찰을 시행하였다. 표지자 조사를 위해 PubMed와 Google Scholar database를 이용했으며 최근 20년 동안의 논문으로 그 범위를 제한하였다.
Ⅱ. MATERIALS and METHODS
본 연구는 OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC 표지자 발굴을 위해 PubMed와 Google Scholar를 기반으로 하여 논문을 검색하였다. 그 기간은 최근 20년으로 제한하였으며 검색에 사용된 키워드는 (1)Oral lichen planus reticular, (2)Oral lichen planus erosive, (3)Oral squamous cell carcinoma, (4)Biomarker이다.
종설과 실험 논문을 모두 이용하였다. 표지자를 얻는 표본으로는 타액, 혈청, 조직생검을 이용한 논문을 포함하였고, 대조군으로는 해당 병소가 없는 건강한 환자를 대상으로 한 논문만 고찰하였다. 표지자들은 각각 대조군 대비 발현이 증가 하였는지 감소하였는지에 대해 구분하였으며 실험군과 대조군에 포함된 환자 숫자를 명시하였다. 각 병소 별로 조사된 표지자들은 서로 공통 표지자가 있는지 비교하였으며 이를 그래프로 표시하였다.
Ⅲ. DISCUSSION
OLP-망상형의 경우 총 48개의 표지자가 조사되었다(Table 1). 대조군 대비 발현이 증가된 표지자는 총 29개이며, 이는 TNF- α(Tumor Necrosis Factor-alpha), IL-1α(Interleukin-1alpha), IL-1β(Interleukin-1beta), IL-6(Interleukin-6), IL-8(Interleukin-8), CD44, MMP-9(Matrix metalloproteinase-9), Superoxide dismutase, Malondialdehyde, Nitrite level, TBARS(Thiobarbituric acid reactive substances), Immunoglobulin A, Cortisol, CD4+, 6,8-Dihydroxypurine, Taurine, Malic acid, L-Glutamic acid, Lactic acid, Aspartic acid, L-acetylcarnitine, L-serine, L-Glutamine, PE(P-18:1(9Z)/16:1(9Z)), L-Histidine, Prostaglandin E2, Citric acid, Osteopontin, G-CSF(Granulocyte-Colony Stimulating Factor)이다. 대조군 대비 발현이 감소된 표지자는 총 19개 이며, 이는 Catalase, Survivin, Reduced Glutathione, Glutathione reductase, Glutathione–stransferase, Glutathione Peroxidase, Uric Acid, Tyrosine, GSH(Glutathione), TAC (Total antioxidant capacity), p-CHLOROPHENYLALANINE, Choline, Adrenochrome, Didymin, S-ethyl Isothiourea, Threonic acid, L-Tryptophan, Guanine, IL-13(Interleukin-13) 이다. 타액 표본으로부터 얻은 표지자는 IL-1β, Catalase, Glutathione Peroxidase, IL-13 등 총 19개이며, 혈청 표본으로 부터 얻은 표지자는 TNF-α, IL-1α, IL-6, IL-8으로 총 4개이다. 조직생검 표본으로부터 얻은 표지자는 Survivin, Aspartic acid, Malic acid, Lactic acid, Osteopontin 등 총 27개 이다.
OLP-미란형의 경우 총 43개의 표지자가 조사되었다(Table 2). 대조군 대비 발현이 증가된 표지자는 총 32개이며, 이는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, CD44, MMP-9, Superoxide dismutase, Malondialdehyde, Nitrite level, TBARS, Immunoglobulin A, Cortisol, CD4+, IFN-γ(Interferon-gamma), MIP-1β(Macrophage Inflammatory Protein-1beta), G-CSF, GM-CSF(Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor), MIP-1α(Macrophage Inflammatory Protein-1alpha), IL-4 (Interleukin-4), TNFR-2(Tumor Necrosis Factor Receptor-2), PE(14:0/14:0), LysoPE(0:0/18:0), Prostaglandin G1, PE(20:5(5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)/20:5(5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)), Leukotriene D4, VPGPR enterostatin, Pregnanediol, Casomorphin, 20-carboxy-leukotriene B4, Osteopontin 이 다. 대조군 대비 발현이 감소된 표지자는 총 11개 이며, 이는 Catalase, Survivin, Reduced Glutathione, Glutathione reductase, Glutathione Peroxidase, Glutathione –stransferase, Uric Acid, Tyrosine, GSH, TAC, IL-13 이다. 타액 표본으로부터 얻은 표지자는 IL-1β, Catalase, MIP-1α, MIP-1β, IFN-γ 등 총 25개이며, 혈청 표본으로부터 얻은 표지자는 TNF-α, IL-1α, IL-6, Prostaglandin G1, IL-4 등 총 14개이다. 조직생검 표본으로부터 얻은 표지자는 Survivin, Reduced Glutathione, Osteoponin 등 총 11개이다.
OSCC의 경우 총 54개의 표지자가 조사되었다(Table 3). 대조군 대비 발현이 증가한 표지자는 총 49개이며, 이는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, CD44, MMP-9, Survivin, IFN-γ, MIP-1β, MMP-1(Matrix Metalloproteinase-1), MMP-3(Matrix Metalloproteinase-3), VEGF-A(Vascular Endothelial Growth Factor-A), Carbonyls, Cyclin D1, Transferrin, Total sialic acid, α-L-fucosidase, Actin, Basic fibroblast growth factor, CDK1(Cyclin Dependent Kinase1), MCM(Minichromosome Maintainace) proteins, BUBR1(Budding Uninhibited by Benzimidazole-Related 1), HSPs(Heat Shock Protein), UPAR (Urokinase Plasminogen Activator Receptor), CXCR-4(C-X-C Chemokine Receptor type 4), CAF(Cancer Associated Fibroblast), EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor), S100-A9, CD59, Profilin, MRP14, M2BP(Mac-2 Binding Protein), AAT(Alpha-1 Antitrypsin), LDH(Lactate Dehydrogenase), Ki-67, CEA(Carcinoembryonic Antigen), CA50(Carcinoma Associated Antigen), IGF-1(Insulin Growth Factor-1), MMP-2(Matrix Metalloproteinase-2), I309, GDF15 GDF15(Growth Differentiation Factor 15), AXL, MCSF(Macrophage Colony- Stimulating Factor), CTACK(C-C motif chemokine ligand 27), SAT1(Spermidine/Spermine N1-Acetyltransferase 1), S100P, IP-10, Eotaxin 이다. 대조군 대비 발현이 감소한 표지자는 총 5개이며, 이는 Catalase, Maspin(Mammary Serine Protease Inhibitor), OGG1(8-oxoguanine DNA glycosylase), Phosphorylated- SRC, DUSP1(Dual Specificity Phosphatase 1) 이다. 타액 표본으로부터 얻어진 표지자는 IFN-γ, MMP-1, MMP-3, Cyclin D1 등 총 42개이며, 혈청 표본으로부터 얻어진 표지자는 MMP-9, Catalase, IGF-1, GDF15 등 총 15개이다. 조직생검 표본으로부터 얻어진 표지자는 Survivin, BUBR1, CDK1, CXCR-4 등 총 8개이다.
OLP-망상형 표지자, OLP-미란형 표지자, OSCC 표지자들의 공통점과 차이점을 비교, 분석하여 벤다이어그램으로 표현하였다(Fig. 1). OLP-망상형에만 해당하는 표지자는 21개, OLP- 미란형에만 해당하는 표지자는 14개, OSCC에만 해당하는 표지자는 43개, OLP-망상형과 OLP-미란형 사이에는 공통이나 OSCC에는 포함되지 않는 표지자는 18개, OLP-미란형과 OSCC에는 포함되지만 OLP-망상형에는 포함되지 않는 표지자는 2개, OLP-망상형과 OSCC에는 포함되지만 OLP-미란형에는 포함되지 않는 표지자는 0개였다. 마지막으로 세 가지 병 소 모두에서 공통으로 나타난 표지자는 9개였다.
우선 OLP-망상형과 OLP-미란형 의 공통 표지자는 모두 27개이며, 이는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, CD44, MMP-9, Catalase, Survivin, Reduced Glutathione, Glutathione reductase, Glutathionestransferase, Superoxide dismutase, Malondialdehyde, Nitrite level, Glutathione Peroxidase, Uric Acid, Tyrosine, GSH, TAC, TBARS, Immunoglobulin A, Cortisol, CD4+, IL-13, Osteopontin, G-CSF이다(Table 4). 타액, 혈청, 조직생검 표본 모두에서 얻은 표지자로는 TNF-α가 있고 타액과 혈청 두 가지 표본으로부터 얻은 표지자로는 IL-1 α, IL-6, IL-8이 있으며 타액, 조직생검 두 가지 표본으로부터 얻은 표지자로는 CD44, MMP-9이 있다. 타액 표본 한 가지로부터 얻은 표지자는 IL-1β, Catalase, Glutathione Peroxidase, Uric Acid, Tyrosine, GSH, TAC, TBARS, Immunoglobulin A, Cortisol, CD4+, IL-13, G-CSF이며 조직생검 표본 한 가지로부터 얻은 표지자는 Survivin, Reduced Glutathione, Glutathione reductase, Glutathionestransferase, Superoxide dismutase, Malondialdehyde, Nitrite level, Osteopontin 이다. OLP-망상형과 OLP-미란형 사이의 모든 공통 표지자에서 발현의 증가 및 감소 변화가 서로 일치하였다. 그 중에서 OLP-망상형 보다 OLP-미란형에서 발현이 더 증가한 표지자로는 TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8, TBARS가 있고 OLP-망상형 보다 OLP-미란형에서 발현이 더 감소한 표지자로는 Survivin이 있다. 이러한 점을 고려해볼 때, 이 표지자들은 다른 표지자에 비해 OLP의 아형 변화에 있어 민감도가 더 높을 것으로 기대된다. 대부분의 표지자 기능은 염증 반응(inflammation), 항산화(oxidative stress), 면역 반응(immune response)에 관련되어 있다. 염증 반응에 관련된 표지자는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, IL-13, G-CSF이고 항산화와 관련된 표지자로는 Catalase, Reduced Glutathione, Glutathione reductase, Glutathionestransferase, Superoxide dismutase, Malondialdehyde, Nitrite level, Glutathione Peroxidase, Uric Acid, Tyrosine, GSH, TAC, TBARS가 있다. 그 외에 단백질 가수분해(proteolysis)와 세포 사멸 방지(anti-apoptotic)가 있는데 각각 MMP-9과 Survivin이 이에 해당하는 표지자이다.
OLP-미란형과 OSCC 사이의 공통 표지자는 모두 11개이며, 이는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, CD44, MMP-9, Catalase, Survivin, IFN-γ, MIP-1β(Table 5)이다. 타액과 혈청 두 가지 표본으로부터 얻은 표지자로는 TNF-α, IL-1α, IL-6이 있으며 타액, 조직생검 두 가지 표본으로부터 얻은 표지자로는 Survivin이 있다. 타액 표본 한 가지로부터 얻은 표지자는 IL-1 β, IL-8, CD44, MMP-9, Catalase, IFN-γ, MIP-1β이다. 거의 대부분 표지자에서 발현의 증가 및 감소 변화가 서로 일치하였으나 유일하게 Survivin의 경우 OLP-미란형에서는 발현이 감소, OSCC에서는 발현이 증가하였다. 대부분의 표지자 기능은 염증 및 면역 반응에 관련되어 있다. 염증 반응에 관련된 기능을 가진 표지자는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, MIP-1β 이고 면역 반응에 관련된 표지자는 CD44, IFN-γ이다. 그 외의 기능으로는 항산화, 단백질 가수분해, 세포사멸 방지가 있는 데 각각 Catalase, MMP-9, Survivin가 이에 해당한다.
OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC 사이의 공통 표지자는 모두 9개이며, 이는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, CD44, MMP-9, Catalase, Survivin(Table 6)이다. 세 병소 모두에서 공통으로 나타난 표지자 9개는 모두 타액 표본에서 검출이 가능하며, 모두 OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC에서 대조군 대비 발현이 증가하였다. 타액과 혈청 두 가지 표본으로부터 얻은 표지자로는 TNF-α, IL-1α, IL-6이 있으며 타액, 조직생검 두 가지 표본으로부터 얻은 표지자로는 Survivin이 있다. 타액 표본 한 가지로부터 얻은 표지자는 IL-1β, IL-8, CD44, MMP-9, Catalase이다. 거의 대부분 표지자에서 발현의 증가 및 감소 변화가 서로 일치하였으나 유일하게 Survivin의 경우 OLP-망상형, OLP-미란형에서는 발현이 감소, OSCC에서는 발현이 증가하였다. 표지자 대부분의 기능은 염증 및 면역 반응에 관련되어 있다.
염증 반응에 관여하는 표지자는 TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8이고 이들은 Nuclear factor-kappa beta(NF-κB)에 의해 조절되는 사이토카인인데 급성 염증반응에 관여하며 T세포와 같은 염증 관련 세포의 화학주성 기능을 가지고 있는 것으로 알려져있다11). 특히 OLP는 T세포 매개 자가면역 질환으로 발생하는 경우가 많은데 이러한 사이토카인들의 발현이 OLP의 발병에 영향을 미쳤을 것이다20). 면역 반응에 관련된 표지자는 CD44이며, OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC 모두에서 대조군 대비 발현이 증가하였다. CD44는 세포 표면에 존재하는 당단백으로 림프구의 활성화, 증식, 화학주성, 세포부착 기능을 하는데 이는 세포 매개 면역 질환에서 중요한 역할을 한다23). 또한 CD44는 앞서 언급된 Osteopontin 표지자의 수용체로 작용하는 것으로 알려져 있다23). 항산화에 관여하는 표지자로는 Catalase가 있고, 이 역시 OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC 모두에서 대조군 대비 발현이 증가하였다. Catalase는 과산화수소를 물과 산소로 분해하는 효소로, 체내의 과산화수소가 산화 반응을 통해 인체의 조직과 세포를 파괴하는 것으로부터 보호하는 역할을 하는데 이러한 항산화 물질이 부족할 경우 활성산소에 의해 OLP와 같은 구강 질환이 발생할 수 있다고 보고되었다68). 단백질 가수분해에 관여하는 표지자로는 MMP-9이 있으며 OLP-망상형, OLP-미란형, OSCC 모두에서 대조군 대비 발현이 증가하였다. MMP-9는 세포 기질(cell matrix)의 조성을 조절하는데, 변성된 콜라겐(gelatins)이나 4형 콜라겐 같이 기저막(basement membrane)을 구성하는 주요 물질들을 분해한다30). MMP-9에 의해 분해된 세포 기질 사이로 림프구와 백혈구의 이동이 이루어지며 수초 복합체(myelin compound)의 분해는 자가 면역을 발생시킬 수 있는 것으로 알려져 있다30). MMP-9은 OLP-미란형 보다 OLP-망상형에서 더 높게 발현되었고, OSCC에서는 OLP 보다 더 높은 발현을 보인다고 알려져 있다30).
세포사멸 방지에 관여하는 표지자로는 Survivin이 있으며 OLP-망상형, OLP-미란형에서는 대조군 대비 발현이 감소 하였으나 OSCC에서는 대조군 대비 발현이 증가하였다. Survivin은 세포사멸 억제제 군집(inhibitor of apoptosis family) 을 구성하는 요소로, 세포의 생존과 세포 분열에 중추적인 역할을 함으로써 피부 표면의 항상성을 유지한다23). 건강한 대조군 대비 OLP 환자에서 Survivin이 감소한 것은 구강 점막 표면의 항상성이 깨졌음을 뒷받침하는 결과이며 특히 OLP-미란형보다 OLP-망상형에서 더 증가한 것은 세포 분열의 조절이 잘 되지 않고 있음을 의미한다23). 반면에 OSCC에 대해서는 정상 대조군 대비 Survivin의 발현이 높다는 보고가 있으며, OSCC의 초기 단계(early stage)에서도 대조군과의 차이가 유의미하다고 하였다55). 특히, Survivin은 세포 외로 분비되는 단백질이 아니기 때문에 이 표지자의 증가가 확인될 경우 타액으로 유리된 암세포로부터 나온 것으로 볼 수 있는데, 이는 Survivin이 암세포의 존재에 대한 지표로 활용될 수 있음을 의미한다55). 따라서 OLP 환자들의 타액에서 Survivin의 발현이 증가하는지에 대해 추적 관찰하면 OSCC을 조기에 진단할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, TNF-α, IL-6, IL-8 같은 염증성 사이토카인의 증가는 구강백반증과 같은 구강 내 다른 질환에 대한 표지자로도 이용될 수 있다고 보고되었는데, 이는 염증성 사이토카인들의 민감도(sensitivity)가 낮을 수 있음을 시사한다6). 또한 MMP-9의 발현도 건강한 대조군 보다 구강백반증, 구강적반증과 같은 전암병소에서 더 높고 OSCC에서 발현이 가장 높다고 보고되 었기에 표지자의 민감도가 낮을 수 있다76). CD44의 경우에도 건강한 대조군 대비 구강백반증에서 발현이 증가함이 알려져 있는데, 이 역시 표지자의 민감도가 낮을 수 있음을 시사한다77).
Ⅳ. CONCLUSION
OLP-망상형에서 OLP-미란형으로 변화를 보이는 것에 대한 표지자는 총 27개가 있다. 그 중에서 OLP-망상형 보다 OLP-미 란형에서 발현이 더 증가한 표지자로는 TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8, TBARS가 있고 OLP-망상형 보다 OLP-미란형에서 발현이 더 감소한 표지자로는 Survivin이 있다. OLP-미란형에서 OSCC로 변화를 보이는 것에 대한 표지자는 IFN-γ, MIP-1β 등 모두 11개가 있다. OLP-망상형, OLP-미란형에서 OSCC로 변화를 보이는 것에 대한 표지자는 9개로, TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, CD44, MMP-9, Catalase, Survivin이다. 이 중 Survivin의 경우 OLP-망상형과 미란형에서는 대조군 대비 발현이 감소하였고 OSCC에서는 대조군 대비 발현이 증가하였다.