미토콘드리아 DNA 고장 증후군 – 에너지 생성 감소로 전신 기능 저하가 나타나는 유전 질환

MDS란 무엇인가?

*미토콘드리아 DNA 고장 증후군(Mitochondrial DNA Depletion Syndrome, MDS)**은 미토콘드리아 내 DNA가 양적으로 현저히 감소하면서 세포 에너지 생성이 제대로 이루어지지 않는 희귀 유전 대사 질환입니다. 미토콘드리아는 우리 몸의 세포 속 ‘에너지 공장’ 역할을 하는 기관으로, 에너지원인 ATP를 생산하는 데 필수적인 역할을 합니다.

MDS는 미토콘드리아 자체가 아니라, 그 안에 있는 **mtDNA(mitochondrial DNA)**가 정상보다 매우 낮은 수치로 존재하게 되는 것이 핵심적인 병리입니다. 이로 인해 조직과 장기에서 에너지 대사가 붕괴되며, 특히 근육, 간, 뇌, 신장 등 고에너지 소비 기관에 심각한 기능 저하가 발생합니다.

이 질환은 대개 영아기 또는 유아기에 증상이 시작되며, 조기 진단이 어렵고 치료가 제한적이기 때문에 예후가 나쁜 경우가 많습니다. 하지만 유전자 기반의 진단기술 발달과 임상 인식 개선으로 인해 최근에는 조기 진단 및 관리 가능성이 높아지고 있습니다.

주요 증상 및 임상 유형

MDS는 다양한 장기와 시스템에 영향을 주는 다기관 질환으로, 환자에 따라 증상의 범위와 중증도가 다를 수 있습니다. 보통은 생후 수개월 이내에 증상이 나타나며, 증상이 빠르고 치명적으로 진행되는 경우가 많습니다.

공통적인 주요 증상

심한 근력 약화 및 근무력증
간 기능 이상 (황달, 간비대, 간부전 등)
발달 지연 또는 퇴행
저혈당, 젖산산증
간질, 발작, 의식저하
성장 부진, 식욕 저하

MDS는 현재까지 약 10가지 이상의 유전자 돌연변이에 의해 발병하는 것으로 알려져 있으며, 그에 따라 임상 양상에 따라 여러 하위 유형으로 나뉩니다.

주요 임상 아형

1. 근육형(Muscle Type)

TK2 유전자 돌연변이로 인한 유형
점진적인 근위축, 호흡 근육 약화
걷기, 삼키기, 말하기 등의 기능 저하
청소년기 또는 성인기까지 생존 가능 사례도 있음

2. 간·뇌형(Hepatocerebral Type)

POLG, DGUOK, MPV17 유전자 돌연변이 관련
생후 수개월 내 증상 시작
간부전, 발작, 신경 퇴행
대부분 수년 내 사망

3. 신경근육복합형(Encephalomyopathic Type)

근육 위축 + 중증 뇌 기능 저하 동반
지적 장애, 경련, 시력 상실 등
빠른 신경 퇴행으로 인해 예후 불량

4. 심근형(Cardiomyopathic Type)

심근 비대 및 심장 기능 저하 중심
초기 심장 이상에서 진단되는 경우도 있음

유전적 원인과 병태생리

MDS는 **핵 유전자(Nuclear DNA)**의 돌연변이로 인해 미토콘드리아 DNA의 복제 및 유지가 제대로 이루어지지 않는 질환입니다. 이로 인해 mtDNA의 총량이 정상 대비 20~40% 수준 이하로 감소하게 됩니다.

주요 관련 유전자

TK2, POLG, DGUOK, MPV17, RRM2 B, SUCLA2, TYMP, TWNK 등
이 유전자들은 mtDNA 복제, 유지, 뉴클레오타이드 대사에 관여

병태생리

mtDNA 감소 → 전자전달계 기능 저하
ATP 생산 불능 → 조직에 에너지 부족
고에너지 필요 장기(간, 뇌, 근육, 심장 등) 기능 급속 저하
대사성 산증, 젖산 축적, 산소 부족 등 이차적 손상

이 질환은 대부분 상염색체 열성 유전으로, 부모 모두가 보인자인 경우 자녀에게 25%의 확률로 발병합니다. 가족력이 없더라도 산발적으로 발생할 수 있는 돌연변이도 보고되고 있습니다.

진단과 치료 방법

MDS는 희귀 질환이기 때문에 증상만으로 진단이 어려우며, 임상 증상, 생화학 검사, 조직 검사, 유전자 분석을 종합적으로 시행해야 합니다.

진단 방법

혈액 및 소변 검사
- 젖산, 피루브산, 크레아틴 키나제(CK) 수치 증가
- 간 기능 수치, 혈당 확인
근육 생검
- 미토콘드리아 밀도 및 형태 이상 확인
- mtDNA 양적 분석
MRI, EEG, 심장초음파 등
- 다기관 기능 평가
유전자 검사 (WES 또는 mtDNA 복제유전자 시퀀싱)
- 정확한 돌연변이 확인

치료 전략

현재까지 MDS에 대한 근본적 치료법은 없지만, 보조요법과 대사치료, 신약 임상시험 등을 통해 증상 완화와 생존 연장 시도가 이뤄지고 있습니다.

1. 대사 보조 치료

코엔자임 Q10, L-카르니틴, 비타민 B군, 리보플래빈 보충
젖산 축적 완화 및 미토콘드리아 기능 보조

2. 대증 치료

간 기능 저하 → 수액, 간 보호제, 이식 고려
발작 → 항경련제
심장 → 기능 모니터링 및 치료

3. 유전자 치료 및 약물 임상시험 (진행 중)

TK2 결핍형 치료 연구 활발
유전자 전달 치료 기술 임상 진행 중

4. 지지요법

물리치료, 재활치료
영양관리, 심리사회적 지원

요약정리

미토콘드리아 DNA 고장 증후군(MDS)은 미토콘드리아 DNA의 양이 비정상적으로 감소해 세포 에너지 생성이 저하되는 유전 질환입니다. 근육, 간, 뇌, 심장 등에 심각한 기능 저하를 유발하며, 유전적 돌연변이가 원인입니다. 조기 진단과 대사 보조 요법, 지지 치료가 필수이며, 일부 유형에서는 신약 개발과 유전자 치료가 진행 중입니다.

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