Genetic Polymorphism of Epoxide Hydrolase and GSTM1 in Chronic Obstructive Pulmonary Disease

만성폐쇄성폐질환 발생에 Epoxide hydrolase와 GSTM1유전자 다형성의 의의

Background : Although smoking is a major cause of chronic obstructive pulmonary disease (COPD), only 10-20% of cigarette smokers develop symptomatic COPD, which suggests the presence of genetic susceptibility. This genetic susceptibility to COPD might depend on variations in the activities of the enzyme that detoxify hazardous chemical products, such as microsomal epoxide hydrolase (mEPHX) and glutathione-S transferase M1 subunit (GSTM1) genes. Methods : The genotypes of 58 patients with COPD, and 79 age matched control subjects, were determined by a polymerase chain reaction, followed by restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) for the mEPHX, and multiplex PCR for the GSTM1. Results : GSTM1 was deleted in 53.3% of the subjects. There was no difference in GSTM1 deletion rates between the COPD patients (32/58, 55.2%) and the control subjects (41/79, 51.9%). The combination patterns of two polymorphisms of mEPHX showed slow enzyme activity in 29(21.2%), normal in 73(53.3%) and fast in 32(23.4%). The COPD group (7/57, 12.3%) showed a significantly lower incidence of slow enzyme activity compared to the control subjects (22/77, 28.6%, p<0.05). However, when the COPD and control groups were compared with smokers only, there were no significant differences in the genotypes of GSTM1 and mEPHX. Conclusion : The genotypes of GSTM1 and mEPHX were not significant risk factors of COPD in this cohort of study.

연구배경 : 90% 정도의 만성폐쇄성 폐질환(COPD) 환자들이 흡연력이 있으나 흡연자의 15~20%에서만 COPD가 발생하는 것은 유전자 감수성 등 다양한 다른 인자들의 영향이 있음을 암시한다. 담배 연기 속에 포함된 epoxide를 가수 분해하는 효소인 microsomal epoxide hydrolase(mEPHX)의 효소 활성은 두 개의 유전자 다형성 양상에 따라 서로 다르므로 이 다형성의 양상에 따라, 그리고 활성화된 유독 물질을 대사시키는 glutathione Stransferase의 M1 subunit 유전자 (GSTM1)의 homozygous deletion 여부에 따라 COPD의 발생 위험도 다를 것으로 예측된다. 대상 및 방법 : 전남 대학교 병원 호흡기 내과에 내원한 58예의 COPD군과 이와 연령이 비슷한 폐결핵 환자 59례 및 정상인들 20례로 구성된 대조군(79예)의 말초혈액 백혈구로부터 추출한 DNA를 이용하여 mEPHX 유전자의 다형성과 GSTM1 유전자의 결손 여부 그리고 임상 양상과의 관계를 관찰하였다. mEPHX 유전자의 exon 3과 exon 4를 각각 두 쌍의 primer를 이용하여 증폭하여 제한 효소 절단 양상으로 유전자 다형성 위치의 염기를 확인하였고 일부에서는 염기 서열을 직접 확인 하였다. 또한 GSTM1 유전자의 exon 4와 exon 5 부위를 PCR 증폭하여 homozygous deletion 여부를 혈액응고인자 V를 양성대조로 이용하여 확인하였다. 결 과 : COPD와 대조군 양군 간에 연령 ($63.7{\pm}10.9$ vs $60.4{\pm}8.1$세)은 차이를 보이지 않았고 흡연자는 COPD군(33/40, 82.5%)이 대조군(38/71, 53.5%)에 비하여 많았다(p<0.01). GSTM1은 73예가 결손되어 53.3%의 결손율을 보였는데 COPD군(32/58, 55.2%)과 대조군(41/79, 51.9%) 사이에 유의한 차이는 없었다. mEPHX는 29예(21.2%)가 slow, 73예(53.3%)가 normal, 32예(23.4%)가 fast enzyme activity를 보이는 유전자형이었는데, slow enzyme activity를 보이는 유전자형의 빈도가 COPD군(7/57, 12.3%)에서 대조군(22/77, 28.6%)보다 유의하게 낮았다(p<0.05). COPD 발생의 비교 위험도는 mEPHX의 낮은 효소 활성을 보이는 유전자형이 0.32 (95% 신뢰구간 0.14-0.75, p<0.01)를 보였으나, 흡연자들만을 이용하여 비교하였을 때는 mEPHX의 유전자형에 따른 COPD의 빈도는 차이가 없었다. 결 론 : 소수의 집단을 대상으로 한 본 연구에서 GSTM1 결손이나 mEPHX의 유전자형은 COPD 발생의 유의한 위험인자는 아니었다.