당뇨병과 유전

■ 당뇨병과 유전 

(출처 : 대한당뇨학회, 2017)

자식은 부모의 얼굴이나 성격을 닮는다. 이와 같이 여러 질환들도 한 가족 내에서 많이 발생하는 경향이 있는데 주변에서 흔히 관찰할 수 있듯이 갑상선 질환이나 고지혈증 또는 고혈압 등이 대를 이어 발생하는 경향이 높은데, 당뇨병도 이러한 경향을 보이고 있다. 

당뇨병의 원인으로 유전이 관여한다는 사실은 오래전부터 알려져 있는데, 이 질 환이 가족적으로 발생하며 일란성 쌍생아에서 한사람이 당뇨병이 발생되면 다른 한사람도 당뇨병 발생위험이 매우 높다는 점을 보면 쉽게 유전이 당뇨병 발생에 많은 관련이 있음을 시사한다. 

제2형 당뇨병(인슐린 비의존성 당뇨병)의 경우 한명의 일란성 쌍생아가 당뇨병이 발생되면 다른 한명도 당뇨병이 발생될 확률이 90%이며 제1형 당뇨병 (인슐린 의존성 당뇨병)의 경우는 50%에 이른다. 

어떤 한 부모가 그 자녀에게 유전적인 특성을 전달하는 방법은 유전자를 통하여 이루어지는데, 유전자란 마치 설계도면과 같은 것으로서 부모의 모습이나 성격 또는 질병의 발생을 지령하는 정보를 담고 있다. 유전자는 우리 몸을 구성하는 세포의 핵 속에 염색체라고 하는 구조물에 군데군데 위치하고 있다. 

염색체의 유전자를 구성하는 성분은 DNA라고 하는 분자들로서 몇 가지가 여러 가지로 배열함으로서 각기 특징이 있는 유전정보를 간직하게 된다. 한 사람을 구성하고 있는 수많은 세포들은 모두 동일한 유전자 정보를 함유하고 있으나 각기 기능을 달리하고 있어서 각각의 세포의 기능에 필요한 유전정보만을 주로 사용하고 있다. 즉, 눈을 구성하는 세포는 눈의 색깔에 필요한 유전정보만을 발현시키고 예를 들어 발가락의 모양을 결정하는 유전자의 정보는 이용하지 않는다. 

사람이 갖고 있는 유전정보는 쌍을 이루고 있는데 양부모로부터 한쪽씩 받게 된다. 이들 쌍을 이루고 있는 유전정보가 유사하면 문제가 없으나 서로 다를 경우에는 쌍 중에서 한쪽의 유전정보가 다른 쪽보다 우세하게 작용하는 경우가 있다. 예를 들면 양부모의 머리카락의 색깔이 똑같이 검은색이면 자녀모두 검은색 머리를 갖게 될 것이다. 그러나 부모 중 한명 의 머리카락의 색깔이 갈색이고 다른 한명이 검은색인 경우 자녀들의 머리카락 의 색깔이 모두 검은색이라면 검은색머리를 결정하는 유전자는 '우성'이라 한다. 

한편 갈색의 머리카락을 결정하는 유전자는 검은색 머리카락을 결정하는 유전자와 만나서 짝을 이루면 그 정보가 발현되지 않지만 같은 종류인 갈색을 결정하는 유전자와 짝을 이루게 되면 갈색의 머리카락으로 표현시키게 되는데 이러한 유전자를 '열성'이라한다. 

이렇게 머리카락의 색깔로 유전을 설명한 것은 유전 형태를 단순화시킨 것이고 어떤 특정한 유전적 특징을 결정하는 데에는 여러 종류의 유전자가 협동적으로 작용하는 경우가 더 흔하다. 당뇨병의 주류를 이루고 있는 인슐린의존성 및 비 의존성 당뇨병의 경우에도 한 가지 유전자에 기인하여 유전되지 않기 때문에 일관성 있는 유전 형태를 찾을 수 없다. 현재로선 여러 종류의 요인들이 인슐린 비의존성 당뇨병의 발생을 결정하는 것으로 생각되고 있으며 인슐린의존성 당뇨병의 경우에는 바이러스와 같은 어떤 외부요인에 대해서 감염의 감수성이 높은 유전적 특성에 의하여 인슐린 분비세포가 자가 면역기전에 의해서 파괴됨으로서 당뇨병이 발생되는 것으로 생각되고 있다. 

1) 제1형 당뇨병(인슐린의존성 당뇨병)의 유전 

인슐린 의존성 당뇨병의 특징은 혈당조절을 위해서 인슐린이 절대적으로 필요한 것이 특징으로서 15- 16세 전후의 청소년기에 많이 발생한다. 이 질환은 인슐린을 분비하는 세포가 파괴됨으로서 절대적으로 인슐린이 결핍되어 당뇨병이 발생된다. 

인슐린 분비세포가 파괴되는 이유는 사람의 몸속에 각종 바이러스나 세균들의 침입이나 면역체계에 의해서 자신의 세포로 인지되지 못하고 밖에서 침입된 세포로 오인되어 파괴를 당하기 때문이다. 몸을 구성하는 세포는 세포 표면에 검문하는 경찰관과 같은 면역세포에 의해 파괴당하지 않기 위해서 면역세포가 자기편이라고 인정할 수 있는 증명서와 같은 물질을 갖고 있는데 이 물질을 조직적합성 항원 이라한다. 이러한 조직적합성항원을 혈액형을 측정하듯이 임상적으로 측정할 수 있는데, 요즈음 이를 유용하게 사용하고 있는 예로서 신장, 심장, 간, 췌장이식 또는 골수이식 전에 이식 후 거부반응을 줄이기 위하여 이를 측정하여 장기제공자와 수여자간에 일치여부를 판별한다. 

이 조직적합성항원을 만들도록 하는 유전자의 종류는 A, B, C, D가 있는데, 이들 내에서도 여러 종류로 나뉜다. 바이러스나 독성물질 등에 의해서 인슐린분비세포가 가지고 있는 조직적합성항원이 손상을 받게 되면 인슐린분비세포는 증명서를 잃어버린 것과 같아서 면역세포에 의해서 공격을 받음으로서 파괴된다. 류마치성 관절염이나 갑상선염, 그리고 전 신성 홍반성 낭창 등이 이러한 방식으로 발생하는데 이러한 질환들을 자가 면역성 질환이라고 한다. 

조직적합성항원의 종류와 인슐린의존성 당뇨병의 발생 감수성과 관련이 높은데 조직적합성항원 중 D형과 밀접한 관계가 있다. 특정한 D형을 가진 사람은 인슐린의존성 당뇨병의 발생 율이 증가 한다. 따라서 인슐린의존성 당뇨병의 유전은 조직적합성항원형과 밀접한관계가 있어서 가족적으로 발생하는 경향이 있기는 하나 당뇨병의 대부분을 차지하는 인슐린 비의존성 당뇨병 보다는 그 경향이 덜하다. 한국인에서의 인슐린의존성 당뇨병의 발생 율은 서양인에서 보다 매우 낮은 것으로 보여 아마도 전 당뇨병의 1 %미만을 차지할 것으로 생각 한다. 서양인에서의 유전통계를 인용하면 형제나 자매 중 한 사람이 인슐린의존성 당뇨병을 갖고 있으면 다른 한 형제가 이 질환에 이환될 가능성은 5% 이다. 아버지가 이 질환을 갖고 있을 경우 자녀가 20세 이전에 이환될 가능성은 5-10%이며,  만약 어머니가 이 질환을 갖고 있으면 자녀가 이환될 확률은 2.5-5% 이다. 

한 가족 내에서 당뇨병환자가 한명이상 발생하면 다른 자녀도 당뇨병이 발생할 가능성이 증가한다. 만약 형제자매 중 두 명이 인슐린의존성 당뇨병을 갖게 되면 세 번째로 당뇨병이 발생할 가능성이 10%로 높아진다. 만약 삼촌, 고모, 이모, 또는 조카가 인슐린의존성 당뇨병을 갖고 있으면 나에게 당뇨병이 발생될 가능성은 1-2%이다. 

2) 제2형 당뇨병(인슐린 비의존성 당뇨병)의 유전 

당뇨병을 갖고 있는 사람은 전 인구의 5-7%정도로 많은데 이중 대부분을 차지하고 있는 형이 인슐린 비의존성 당뇨병이다. 이 질환은 주로 40대 이후에 발생되며 유전되는 경향이 인슐린의존성 당뇨병에 비해서 상당히 높다. 

앞에서 언급한 바와 같이 일란성 쌍생아에서 한 사람이 이 질환을 갖게 되면 다른 한쪽이 이 질환에 이환될 가능성은 90%로서 매우 높다. 그러나 이 질환의 발생에는 유전적 소인이 많이 관여하나 비만이나 정신적 스트레스 또는 운동부족 그리고 타 질환의 치료목적으로 사용되는 약물들에 의해서 당뇨병의 발생을 증가시키게 되며 이러한 요인들에 기인한 당뇨병발생율의 증가 정도가 무시할 수 없을 정도로 높다. 따라서 가족마다 당뇨병의 발생 율에 많은 차이를 보일 수밖에 없다. 그러나 일반적으로 부모 중 한명이 당뇨병을 갖게 되면 자녀에게 당뇨병이 발생될 가능성은 25-30%이며, 만약에 부모 모두가 당뇨병을 갖게 되면 자녀에서 당뇨병이 발생될 확율은 75%정도로 높아진다. 

3) 기타 가족적으로 발생되는 당뇨병들 

최근 당뇨병 발생 원인을 밝히기 위한 많은 학자의 연구 덕분으로 일부 당뇨병의 원인이 밝혀지고 있다. 이들을 간단히 소개하면, 첫째로, 인슐린 분비세포 내에서 인슐린 분비에 관여하는 효소인 글루코키나제 유전자의 돌연변이에 의해서 당뇨병이 발생될 수 있다. 이 효소의 활성이 저하 되므로 혈당이 상승되어도 인슐린이 원활히 분비되지 않아 당뇨병이 발생된다. 둘째, 인슐린유전자의 돌연변이에 의해서 인슐린구조가 변형됨으로서 당뇨병이 발생되는 예이다. 이 경우 인슐린이 분비되는 데에는 문제가 없으나 혈당을 낮추는 효과는 매우 낮기 때문에 당뇨병이 발생된다. 셋째, 근육이나 지방세포 등에 있는 인슐린을 받아들이는 구조물 (인슐린 수용체라함)유전자의 돌연변이에 기인하여 인슐린의 분비는 이상이 없으나 인슐린에 대한 반응 효과가 극도로 저하된 환자들도 있다. 넷째, 세포의 에너지를 합성하는 사립체 (미토콘드리아)내의 유전자들이 돌연변이 되어 당뇨병이 발생될 수 있는 것으로 알려지고 있는데, 이러한 경우에서는 눈꺼풀이 내려않거나 근육에 이상이 발생되거나 청신경이 마비되거나 아니면 중풍과 유사하게 사지신경의 마비가 동반되면서 당뇨병이 가족적으로 발생되는 예도 알려지고 있다. 

아직도 대부분의 인슐린 비의존성 당뇨병의 원인이 되는 유전자이상을 밝히고 자하는 노력이 계속되고 있으며 앞에서 소개한 바와 같이 아직 일부에 지나지 않지만 당뇨병의 원인이 되는 유전자이상이 밝혀지고 있어서 머지않은 장래에 당뇨병 의 원인이 밝혀질 전망이다. 그러나 이를 이룩하기 위해서는 당뇨병이 있는 환자 들은 가족 내에서의 당뇨병발생양상을 담당의사에게 자세히 설명해주는 것이 당뇨병의 원인을 밝히는데 도움이 될 수 있다.