폐경 후 여성의 골관절염 유병에 미치는 아데노신수용체 유전자의 다형성과 항산화 비타민의 영향

Abstract

골관절염은 노인 인구에서 발생이 높은 대표적인 만성 퇴행성질환으로 연령, 성별, 유전, 영양, 비만, 상해 및 염증과 같은 위험요인에 의해 발병된다. 특히 관절 내 산화적 스트레스 및 염증은 연골세포에 직접적으로 영향을 주어 관절과 연골의 기능 저하를 초래할 수 있다. 이 때 항산화 비타민을 포함한 항산화 방어체계는 산화적 스트레스 환경에서 관절의 항상성을 유지하는 역할을 한다. 한편 아데노신은 염증과 면역 반응과 관련된 생리활성물질로, G-protein과 결합한 아데노신수용체(Adenosine receptor; ADORA)는 조골세포, 파골세포의 기능을 조절하면서 골 대사에 영향을 미친다. 특히 ADORA2A는 파골세포의 생성을 억제하고, ADORA3는 조골세포의 확산을 증가시켜 관절질환을 개선시킬 수 있다고 하였다. 골관절 질환에서 항산화 비타민과 아데노신수용체 각각의 영향을 다룬 연구는 알려져 있으나, 골관절염에서 아데노신수용체 유전자의 다형성과 항산화 비타민의 섭취 효과를 다루는 연구는 찾기 어렵다. 이에 본 연구의 목적은 한국인유전체역학조사사업(KoGES) 데이터를 기반으로, 폐경 후 여성의 골관절염 유병에 아데노신수용체 유전자와 항산화 비타민 섭취가 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 본 연구 대상자는 총 1,559명이고 골관절염의 진단 유무에 따라 정상군(1,139명)과 골관절염군(420명)으로 분류하였다. 항산화 비타민은 식품섭취빈도조사지를 이용하여 조사되었으며, 평균 섭취량을 사분위로 나누어 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 골관절염군과 정상군의 일반적 특징을 비교한 결과, 연령과 가구 소득수준에 유의적 차이가 있었다. 신체계측, 혈압 및 혈액 성분 결과의 경우, 골관절염군은 평균 체중, 체질량지수, 허리둘레와 엉덩이둘레가 정상군에 비해 유의적으로 높았다. 그러나 영양소 섭취는 정상군과 골관절염군을 비교하였을 때 통계적 유의성이 없었다. 아데노신수용체 유전자의 다형성에 따른 골관절염 유병률을 분석한 결과, ADORA2A rs1041749의 다수대립유전자 동형접합체(major allele homozygote)에 비해 소수대립유전자를 가지고 있는 대상자(minor allele carriers)에서 연령, 체질량지수, 가구 소득수준, 에너지 섭취량을 보정한 경우, 골관절염 교차비가 1.293(1.006-1.662)로 높았다. 골관절염 유병에 아데노신수용체 유전자의 다형성과 항산화 비타민 섭취 효과를 분석한 경우, 질병 발생에 ADORA3 rs10857893와 비타민 C, 비타민 E 섭취 사이에서 통계적 유의성이 있었다. 이 다형성의 다수대립유전자 동형접합체(major allele homozygote)에서 연령, 체질량지수, 가구 소득수준, 에너지 섭취량을 보정한 경우, 비타민 C와 E의 섭취수준에 따른 골관절염의 교차비는 통계적 유의성이 없었다. 그러나 소수대립유전자를 가지고 있는 대상자(minor allele carriers)는 비타민 C나 E 섭취가 가장 낮은 분위에서 골관절염 유병 위험이 2.141(1.272-3.603)과 1.698(1.006-2.868)로 증가하였다. 결론적으로, ADORA2A rs1041749의 소수대립유전자를 가지고 있는 대상자는 다수대립유전자 동형접합체에 비해 골관절염 유병 위험이 높고, ADORA3 rs10857893의 경우에는 유전적 요인만으로는 유의차가 없었으나 소수대립유전자를 가지고 있는 대상자의 비타민 C와 비타민 E 섭취가 제한적이었을 때 골관절염 유병 위험이 증가하였다. 본 연구결과, 골관절염 유병과 상관성이 있는 아데노신수용체 유전자의 다형성을 도출하였고, 이에 대한 항산화 비타민 섭취의 영향을 규명하였다. 이는 골관절염의 예방과 관리에 의미 있는 기초 자료를 제공할 수 있다. 차후 이 다형성들의 아데노신수용체 유전자 조절에 대한 기능적 역할과 골관절염 병인과 연관되는 분자 기전에 대한 추가 연구가 필요하다고 사료된다. ;Osteoarthritis is a typical chronic degenerative disease that occurs in the elderly population. It is caused by risk factors such as age, sex, genetics, nutrition, obesity, joint injury, and inflammation. In particular, oxidative stress and inflammation in the joint directly affect chondrocyte, resulting in deterioration of joint and cartilage. Antioxidant defenses, including antioxidant vitamins, play a role in maintaining articular homeostasis in an oxidative stress environment. Meanwhile, adenosine is a biologically active substance related to inflammation and immune reaction. Adenosine receptors (ADORAs) affect bone metabolism by controlling osteoblast and osteoclast. Notably, ADORA2A inhibits osteoclastogenesis and ADORA3 can improve joint disease by increasing osteoblast proliferation. Thus, the purpose of this study was to analyze the effect of adenosine receptor gene and antioxidant vitamin intake on the prevalence of osteoarthritis in postmenopausal women based on The Korean Genome Epidemiology Study (KoGES) data. Total 1,559 subjects were included in this study. The subjects were classified into the osteoarthritis group (420 persons) and normal group (1,139 persons) in the presence or absence of diagnosis. The intake of antioxidant vitamins was investigated using a food frequency questionnaire (FFQ). Subjects carrying minor allele in rs1041749 of ADORA2A showed increased prevalence of osteoarthritis (odds ratio (OR): 1.293, 95% confidence interval (CI): 1.006 - 1.662, p=0.0445). Energy and nutrient intakes were not associated with the prevalence of osteoarthritis. Surprisingly, the major allele homozygote of ADORA3 rs10857893 showed no significant difference in the prevalence of osteoarthritis according to the intake of vitamin C and vitamin E, but the minor allele carriers significantly increased the prevalence in the group with the lowest intake of vitamin C (OR: 2.141, 95% CI: 1.272 - 3.603, p=0.0042) and vitamin E (OR: 1.698, 95% CI: 1.006 - 2.868, p=0.0475). In conclusion, minor allele carriers of ADORA2A may have a high risk of osteoarthritis. And those who carry minor alleles of certain genetic variants of ADORA3 may increase the prevalence of osteoarthritis if they take in less vitamin C and vitamin E. The results of this study can provide meaningful basic data for the prevention and management of osteoarthritis. Further research in functional role of the analyzed polymorphism on regulation of adenosine receptor gene and its molecular mechanism associated with osteoarthritis etiology is needed.