페닐케톤뇨증 환자의 골밀도와 관련 위험인자 분석

Abstract

본 연구는 국내 페닐케톤뇨증（Phenylketonuria, PKU） 환자를 대상으로 요추 및 대퇴경부 골밀도 Z-score와 관련된 임상·생화학적 요인을 분석한 후향적 횡단면 연구이다. PKU는 페닐알라닌 대사 이상으로 인해 혈중 페닐알라닌 농도가 상승하는 선천성 대사질환으로, 조기 진단과 식이치료의 발전에 따라 신경학적 예후는 개선되었으나 장기 생존 환자에서 골밀도 저하와 같은 장기 합병증에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 본 연구는 PKU 환자에서 진단 유형, 혈중 페닐알라닌, 체질량지수（body mass index, BMI）, vitamin D 및 관련 생화학적 지표가 골밀도와 어떠한 관련성을 보이는지 확인하고자 하였다. 연구 대상자는 2015년 6월부터 2025년 6월까지 순천향대학교 서울병원 소아청소년과에서 PKU로 진단받고 추적 진료를 받은 환자 중, 이중에너지 X선 흡수계측법（Dual-energy X-ray Absorptiometry, DEXA）을 시행한 38명이었다. 본 연구는 순천향대학교 서울병원 기관생명윤리위원회의 승인을 받아 수행되었다（IRB No. SCHUH 2025-06-005）. 주요 결과변수는 요추（Lumbar Spine, LS） 및 대퇴경부（Femoral Neck, FN） Z-score였으며, 독립변수로는 연령, 성별, 진단 유형, 혈중 페닐알라닌, vitamin D, BMI, 칼슘, 인, 알부민, 프리알부민, 알칼리인산분해효소, C-반응성단백을 포함하였다. 통계 분석은 군 간 비교, 상관분석 및 선형회귀분석을 이용하여 수행하였다. 전체 대상자는 총 38명이었으며, 남성 24명, 여성 14명이었다. 연령의 중앙값은 21세였고, 진단 유형은 고전적 PKU 20명, BH4 반응성 PKU 18명이었다. 대퇴경부 Z-score의 중앙값은 -1.0, 요추 Z-score의 평균은 -0.88이었다. 혈중 페닐알라닌 농도는 고전적 PKU군에서 BH4 반응성 PKU군보다 유의하게 높았으며, 요추 Z-score는 고전적 PKU군에서 유의하게 낮았다. 상관분석에서 BMI는 대퇴경부 Z-score와 유의한 양의 상관관계를 보였으며, 요추 Z-score와는 유의한 관련성을 보이지 않았다. 회귀분석 결과, 대퇴경부 Z-score에서는 BMI가 유의한 양의 관련성을 보였고, 다변량 보정 후에도 그 관련성이 유지되었다. 요추 Z-score에서는 진단 유형이 유의한 관련성을 보였으며, 다변량 보정 후에도 그 효과가 유지되었다. 본 연구 결과는 PKU 환자의 골밀도가 측정 부위에 따라 서로 다른 요인의 영향을 받을 수 있음을 시사한다. 대퇴경부 골밀도는 BMI와 관련성이 있었고, 요추 골밀도는 진단 유형과 관련성이 있었다. 따라서 PKU 환자의 장기 관리에서는 요추와 대퇴경부를 포함한 골밀도 평가, 적정 체격 및 체성분 유지, 영양 상태에 대한 지속적인 점검이 필요하다. 다만 본 연구는 후향적 단면 연구이며 표본 수가 제한적이므로, 향후 장기 페닐알라닌 지표, 식이섭취량, 신체활동, BH4 치료 관련 요인 및 골대사 표지자를 포함한 전향적 연구가 필요하다.;This study was a retrospective cross-sectional study that analyzed clinical and biochemical factors associated with lumbar spine and femoral neck bone mineral density （BMD） Z-scores in Korean patients with phenylketonuria （PKU）. PKU is an inherited metabolic disorder characterized by elevated blood phenylalanine levels due to impaired phenylalanine metabolism. Although early diagnosis and dietary treatment have improved neurological outcomes, increasing attention has been paid to long-term complications, including reduced BMD. Therefore, this study aimed to examine the associations of diagnosis type, blood phenylalanine, body mass index （BMI）, vitamin D, and related biochemical markers with BMD in patients with PKU. The study included 38 patients with PKU who were followed at the Department of Pediatrics, Soonchunhyang University Seoul Hospital, and underwent dual-energy X-ray absorptiometry （DEXA） between June 2015 and June 2025. This study was approved by the Institutional Review Board of Soonchunhyang University Seoul Hospital （IRB No. SCHUH 2025-06-005）. The main outcome variables were lumbar spine （LS） and femoral neck （FN） Z-scores. Independent variables included age, sex, diagnosis type, blood phenylalanine, vitamin D, BMI, calcium, phosphorus, albumin, prealbumin, alkaline phosphatase, and C-reactive protein. Statistical analyses included group comparisons, correlation analysis, and linear regression analysis. A total of 38 patients were included, comprising 24 males and 14 females. The median age was 21 years. Twenty patients had classical PKU, and 18 had BH4-responsive PKU. The median femoral neck Z-score was -1.0, and the mean lumbar spine Z-score was -0.88. Blood phenylalanine levels were significantly higher in the classical PKU group than in the BH4-responsive PKU group, and lumbar spine Z-score was significantly lower in the classical PKU group. In the correlation analysis, blood phenylalanine showed a negative direction of association with both femoral neck and lumbar spine Z-scores, but these associations were not statistically significant. BMI showed a significant positive correlation with femoral neck Z-score, whereas no significant association was observed between BMI and lumbar spine Z-score. In regression analyses, BMI was significantly and positively associated with femoral neck Z-score, and this association remained significant after multivariable adjustment. For lumbar spine Z-score, diagnosis type showed a significant association, and this effect remained significant after multivariable adjustment. These findings suggest that BMD in patients with PKU may be influenced by different factors depending on the skeletal site. Femoral neck BMD was associated with BMI, whereas lumbar spine BMD was associated with diagnosis type. Therefore, long-term management of patients with PKU should include BMD assessment at both the lumbar spine and femoral neck, maintenance of appropriate body size and body composition, and continuous monitoring of nutritional status. However, because this study was retrospective and cross-sectional with a limited sample size, future prospective studies including long-term phenylalanine indicators, dietary intake, physical activity, BH4 treatment-related factors, and bone metabolism markers are needed.