고전적 페닐케톤뇨증 – 단백질 대사 장애로 인해 지적 장애를 유발하는 유전 질환

고전적 페닐케톤뇨증이란 무엇인가?

고전적 페닐케톤뇨증(Classic Phenylketonuria, PKU)은 **단백질을 구성하는 아미노산 중 하나인 페닐알라닌(phenylalanine)**을 제대로 대사 하지 못해 체내에 축적되는 선천성 대사질환입니다. 이 질환은 자동우성 열성 유전으로, 부모로부터 유전자 변이를 각각 하나씩 물려받은 아이에게서 발병하게 됩니다.

PKU는 아미노산 대사 효소 중 하나인 **페닐알라닌 하이드록실 레이스(PAH)**의 결핍 또는 기능 저하로 인해 발생하며, 이 효소가 없으면 페닐알라닌이 **티로신(tyrosine)**으로 전환되지 않고 혈중에 축적됩니다. 이로 인해 뇌 조직에 독성을 미쳐, 지적 장애, 발달 지연, 행동 이상 등 다양한 신경학적 증상을 유발할 수 있습니다.

전 세계적으로 10,000~15,000명당 1명꼴로 발생하며, 한국에서는 신생아 선별검사를 통해 조기 진단이 가능하고, 조기에 관리할 경우 정상적인 성장과 발달이 가능합니다. 하지만 진단이 늦어지거나 식이 조절이 이루어지지 않으면 심각한 뇌 손상이 진행될 수 있어, 평생에 걸친 관리가 중요한 질환입니다.

주요 증상과 성장 발달에 미치는 영향

고전적 PKU는 출생 직후에는 특별한 증상이 없지만, 생후 수개월 이내에 대사 장애의 징후가 서서히 나타나기 시작합니다. 특히 신생아 선별검사를 받지 못했거나 식이조절이 되지 않은 경우, 다음과 같은 증상이 발생할 수 있습니다:

심한 지적 장애: 학습장애, 언어 발달 지연, IQ 저하
운동 기능 저하: 근긴장도 저하, 걸음걸이 불안정
행동 이상: 과잉행동, 충동성, 사회적 고립
경련 및 발작: 뇌신경 자극 이상으로 인해 발생
피부 및 모발 변화: 티로신 결핍으로 인한 탈색, 밝은 피부와 머리카락
특이한 체취: 축적된 페닐알라닌 대사물이 쥐 오줌 냄새와 유사한 냄새를 냅니다

이러한 증상들은 뇌 발달이 활발한 생후 첫 2~3년 동안 페닐알라닌 수치가 조절되지 않을 경우 더욱 뚜렷하게 나타나며, 이후에도 회복이 어렵습니다. 따라서 식이조절을 통한 조기 개입이 무엇보다 중요합니다.

현재는 대부분의 국가에서 신생아 선별검사에 PKU 검사가 포함되어 있으며, 생후 며칠 내 진단될 경우 신속하게 치료를 시작할 수 있습니다. 치료를 잘 유지하면 정상적인 학습과 사회생활도 가능합니다.

하지만 치료에 소홀하거나 사춘기 이후 식이조절을 포기하는 경우, 청소년기나 성인기에도 집중력 저하, 불안, 우울증, 사회적 위축 등 심리적·인지적 문제가 다시 나타날 수 있으므로 지속적인 모니터링이 필요합니다.

원인과 대사 장애 메커니즘

고전적 PKU는 **PAH 유전자(PAH gene)**의 돌연변이에 의해 발생합니다. 이 유전자는 12번 염색체에 위치하며, 해당 유전자에 결함이 생기면 페닐알라닌을 티로신으로 변환시키는 효소가 생성되지 않거나 기능이 저하됩니다.

정상적인 대사에서는 식이를 통해 섭취된 페닐알라닌이 PAH 효소의 작용을 받아 티로신으로 전환되며, 이 티로신은 멜라닌(피부 색소), 도파민, 노르에피네프린 등 다양한 생리적 물질로 전환됩니다. 그러나 PKU 환자에서는 이 과정이 제대로 이루어지지 않아 페닐알라닌이 혈액과 뇌 조직에 축적되고, 이로 인해 신경세포에 독성을 일으켜 뇌 발달을 심각하게 저해합니다.

PAH 유전자는 다양한 변이 유형을 가지고 있으며, 환자마다 증상의 강도나 예후가 다르게 나타납니다. 일부는 완전한 고전형 PKU이고, 일부는 경증의 형태로 나타날 수 있습니다. 최근에는 **테트라하이드로비옵테린(BH4)**이라는 보조인자를 통해 일부 환자에서 약물 반응성을 확인하고 치료 전략을 다양화하는 접근도 이루어지고 있습니다.

이처럼 PKU는 단순한 단백질 과잉의 문제가 아니라, 유전자에서 기인한 아미노산 대사 불균형이며, 이를 방치할 경우 회복 불가능한 지적 손상으로 이어질 수 있습니다.

진단과 치료 전략

진단이 확정되면 즉시 치료가 시작됩니다. 치료의 핵심은 페닐알라닌 섭취 제한으로, 다음과 같은 전략이 적용됩니다:

저 페닐알라닌 식이요법
- 고단백 식품(고기, 생선, 계란, 유제품, 견과류 등) 제한
- 특수 조제분유 및 의학적 단백질 보충제 섭취
- 채소와 일부 과일을 중심으로 한 균형 잡힌 식사
정기적인 혈중 페닐알라닌 모니터링
- 주기적으로 피검사를 통해 수치 유지 (120~360 μmol/L 목표)
- 식단 조정 및 필요시 영양 상담
의약품 치료
- BH4 반응성 환자에게는 사플라비린(Kuvan) 투여 가능
- 식이제한을 완화할 수 있는 보조요법으로 사용됨
심리·행동적 관리
- 청소년기 이후에도 식이 순응도 유지
- 심리적 지지 및 가족 교육 포함

이러한 치료는 생애 전반에 걸쳐 유지되어야 하며, 특히 임신을 계획하는 여성의 경우 엄격한 식이 조절이 필수입니다. 미조절된 페닐알라닌 수치는 태아에게 기형, 저체중, 두뇌 손상 등을 유발할 수 있어, 산전 상담과 철저한 관리가 요구됩니다.

요약정리

고전적 페닐케톤뇨증은 PAH 유전자 결함으로 인해 페닐알라닌을 대사 하지 못하고 뇌에 축적되어 지적 장애를 유발하는 유전 질환입니다. 조기 진단과 평생 식이조절, 정기적인 모니터링, 필요한 경우 약물치료를 통해 정상적인 삶을 영위할 수 있으며, 임신 전 관리도 매우 중요합니다.

baeksoonqwer 님의 블로그