교신저자：김형태, 150-713 서울 영등포구 여의도동 62번지  가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   최근 성대결절이나 성대폴립 등 양성성대질환에서 성대기저막과 고유층에 대한 미세구조의 조직병리학적 연구가 많이 시행되어 왔다. 그럼에도 불구하고 이들 질환들은 임상적 특징만으로 분류되고 있으며, 아직 병인에 관한 연구가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
   Hirano와 Kakita 등¹⁾의 노력에 의해 기저막영역(basement membrane zone)과 고유층(lamina propria)의 미세구조는 성긴 세포 조직과 그 사이에 세포외 기질단백으로 이루어졌음이 알려졌고, 이 세포외 기질단백은 성대의 진동과 파동운동에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨지고 있다. 현재 성대 기저막영역의 변화와 손상이 양성 성대질환의 중요한 조직병리학적 반응과 병인으로 생각되어지고 있다.^2)3)4)5)6)
   성대결절과 성대폴립과 같이 양성성대질환의 경우 기저막영역과 성대고유층에 존재하는 고분자 물질 중 성대층구조의 탄성과 장력을 제공하고 세포외기질단백에 대한 뼈대로 작용하는 다양한 교원질의 조직학적 변화를 관찰하는 것은 이들 층구조의 성대진동과 손상에 대한 적절한 지표가 될 수 있다.⁷⁾ 이에 저자들은 양성성대질환의 각기 다른 기저막변화 양상으로 얻은 결과⁶⁾에 기초하여, 성대의 기저막영역과 고유층의 중요한 구성성분인 제 3 형과 제 7 형 교원질의 변화를 관찰함으로서 양성성대질환들에 대한 기저막영역과 고유층의 변화와, 각기 서로 다른 형태를 갖고 있는 양성 성대질환의 발병에 대한 병인학적 기전을 알아보고자 하였다.

재료 및 방법

재  료
   1995년에서 1996년까지 가톨릭대학교 부속 성모병원에서 양성 성대질환으로 후두 미세수술을 받은 87명의 환자에서 채취한 병변조직으로 10% buffered formalin에 고정하여 파라핀에 포매한 조직표본을 이용하였다. 성별은 남성이 37명, 여성이 50명이었고, 평균연령은 42세(24~58세)이었으며, 표본의 종류는 성대결절이 28예, 성대폴립이 59예였다.
   정상 성대조직은 전후두적출술을 시행한 11명의 환자에서 얻은 후두에서 암조직의 침윤이 없는 반대 측 성대 조직을 정상대조군으로 이용하였다.
   양성 성대질환의 구분은 수술시 현미경하 관찰에 의하여 임상적으로 이루어졌으며, 특히 성대결절과 성대폴립의 구분은 성대의 전, 중 1/3 경계부위에 국한된 작은 무경의 구형 또는 소결절형, 부종형의 종괴가 좌우 대칭성으로 있을 때 성대결절로 분류하였으며, 성대전장에 미만성 종창과 성대 전, 중 1/3 경계부위를 중심으로 성대 결절보다 크고 원추형 또는 구형의 선홍색, 밝은 미색을 나타내는 일측성 또는 양측성 용종형태의 종괴를 성대폴립으로 분류하였다.

방  법

면역조직화학적 염색
   파라핀포매 조직절편에서 제 3, 7 형 교원질의 염색을 위하여 avidin-biotin complex immunoperoxidase technique(ABC method)를 이용하였다.⁸⁾
   조직절편에서 파라핀을 제거하고 endogenous peroxidase를 제거하기 위해 3% 과산화수소수에서 5분간 처리하고 Barsky들⁹⁾의 방법에 따라 용액펩신(Biomeda Corp., Forster city, CA)으로 45℃에서 4분, 5% normal goat serum으로 5분간 처리하였다. 일차항체로서 제 3 형 교원질은 Rabbit antihuman collagen type Ⅲ, 제 7 형 교원질은 monoclonal mouse antibody LH 7.2를 가한 후 45℃ micro-probe oven에서 20분간 반응시켰다.
   인산완충식염수로 씻어낸 후 HRP-Streptavidin(DAKO LSAB Kit, HRP)에서 10분간 반응 시킨 후 substrate-chromogen solution에서 10분간 두 번 처리하였다. 대조염색은 Mayer’s hematoxylin 염색을 하였으며, 동일한 조직표본에서 일차항체를 제거한 비면역혈청을 사용하여 negative control로 하였다.

결     과

정상 성대조직의 제 3 형, 제 7 형 교원질 분포
   정상 성대 상피기저막에서 성대상피층과 고유층을 연결하는 고정원섬유(anchoring fiber)의 구성성분인 제 7 형의 교원질 분포는 짙은 붉은색의 연속적인 선상의 양상으로 상피층과 고유층 최상층 사이에 나타났으며, 제 3 형 교원질의 분포는 염색되지 않는 기저막이 무색 선상의 띠로 나타나고 그 아래 고유층 최상층 중 기저막과 연하고 있는 표층 부위에서 주로 분포되어 있었다(Fig. 1).

고정원섬유(anchoring fiber)에 대한 제 7 형 교원질 분포(Fig. 2, Table 1)
   성대결절의 경우 제 7 형 교원질 분포는 기저세포층 아래 기저막영역에서 붉은색의 연속적인 띠 소견을 보여 정상 고정원섬유 분포를 나타냈다. 성대폴립의 경우 모두 대조군에 비해 엷게 염색되고 다양한 양상의 염색소견으로 이중분포와 넓은분포 또는 분리된 모양의 분포양상을 보였다.

고유층 최상층에 대한 제 3 형 교원질 분포(Fig. 3)
   성대결절에서는 고유층 최상층에 대한 제 3 형 교원질 염색에서 손상된 부분이 없는 정상적인 두께와 염색강도 및 분포를 나타냈으나, 정상대조군처럼 기저막구조를 나타내는 무색의 염색되지 않는 띠모양의 선상구조물이 소실된 채로 기저세포와 연하여 정상두께의 제 3 형 교원질 분포소견을 보였다. 이는 성대결절에서 기저막의 손상으로 인하여 무색의 띠를 형성하지 못한 것을 암시한다.⁶⁾ 성대폴립에서는 고유층 최상층에 대한 제 3 형 교원질 염색에서 매우 진하고 넓게 고유층 전층에 분포하는 염색소견으로 제 3 형 교원질이 넓은 범위에 매우 높은 비율로 분포된 것을 의미하며, 이는 고유층 최상층의 연속적인 조직손상 및 치유과정에서 제 3 형 교원질의 과도한 증식과 분포가 이루어진 것임을 알 수 있었다. 그러나 기저막은 정상적인 분포소견과 선상양상을 나타냈다.

고     찰

   성대결절과 성대폴립은 임상적으로 분명히 서로 다른 질환이나 병인학적으로는 아직 발병기전이 명확히 규명되지 못하고 있는 실정이다.¹⁰⁾¹¹⁾ 현재 성대에 대한 해부학적 구조가 정립된 후로 성대미세구조에 대한 연구가 진행되어 특히 성대의 기저막영역과 고유층에 대한 분자생물학적연구가 활발하여 이를 통해 양성성대질환의 조직병리학적 변화에 대한 많은 연구가 있어왔다.^2)3)4)5)6)
   정상 성대의 구조는 고도의 진동에 적합하게 짜여져 있는 조밀한 층구성을 하고 있으며, 이러한 층구성은 성대진동을 위한 가장 적합한 구조를 형성하게 된다. 성대를 이루고 있는 구조물 중 진동과 파동에 직접 관여하는 부분을 "cover"라 하고, 이는 성대상피층, 기저막영역(basement membrane zone), 그리고 점막고유층의 최상층(superficial layer of lamina propira)으로 구성된다.⁷⁾¹²⁾ 정상 성대 상피의 기저막은 제 4 형 교원질, laminin, heparan-sulfate proteoglycan, entactin/nidogen, fibronectin 등으로 구성되어 있다. 이 중 제 4 형 교원질을 중심으로 서로 연결되어 중합반응이 일어나 생성된 기저막은 기저세포와 고유층사이에서 세포지지 및 부착에 관여한다. 기저막과 고유층의 최상층 사이는 고정원섬유(anchoring fiber)의 주된 성분인 제 7 형 교원질과 lamina densa의 확장, 그리고 microfibrils과 같은 3가지 구조물로 이루어진 pars fibroreticularis라는 영역이 존재하여, 고유층의 최상층을 구성하는 교원질과 기저막 사이를 연결시키고 있으며, 기저막과 pars fibroreticularis를 포함하여 기저막영역이라 한다.^7)13)14) 기저막영역은 세포외 기질단백들로 구성되어 매우 정교하게 짜여진 조밀구성을 하고 있으며, 발성시 고도의 성대점막 진동과 파동운동에서도 성대상피가 분리되지 않게 단단하게 상피기저세포와 고유층을 연결시킨다. 고유층의 최상층은 라인케씨 공간(Reinke's space)으로 불리우며 교원질 섬유가 작은 집단으로 존재하여 성기고 유연한 조직으로 분포하여 발성시에 가장 심하게 진동하는 부분이 된다. 그러므로 성대조직에서 성대기저막영역과 고유층 최상층은 성대점막파동에 매우 중요한 부분이며, 성대점막파동에 의한 가장 많은 에너지가 전달되는 부분으로 성대구조에서 손상받기 가장 쉬운 부분이 된다.^2)3)4)5)6)
   본 연구에서 성대결절과 성대폴립에서 나타난 기저막과 고유층의 최상층의 제 3 형, 제 7 형 교원질 염색소견은 특이적으로 양성성대질환에 따른 상이한 결과를 나타냈으며 성대미세구조의 손상받는 부위도 현격한 차이를 나타냄을 알 수 있었다(Table 2).
   먼저 성대결절에서는 고유층의 최상층에 대한 제 3 형 교원질 염색과 고정원섬유에 대한 제 7 형 교원질의 면역조직화학적 염색소견은 정상 대조군과 동일한 염색소견을 나타냈다, 이것은 성대결절의 경우 고유층최상층과 고정원섬유에는 큰 손상없이 기저막만이 반복된 손상으로 치유과정상 교원질이 기질화하지 못하고 산재되어 두꺼워지는 현상을 나타냄을 알 수 있다.⁷⁾ 이러한 병리현상이 나타나는 이유로 설명될 수 있는 병인은, 성대에 반복적이고 만성적인 phonotrauma가 있을 경우, 상피 세포를 연결하는 desmosome이 먼저 파괴되고 기저막과 상피기저세포를 연결하는 hemi-desmosome이 분리되면서 결국 기저막과 상피기저세포의 분리가 일어나고 국소적인 세포액의 침착이 일어나게 된다. 다시 기저막영역의 분리 후 치유과정에서 완전히 기저막 생성이 이루어지기 전에 또 다른 손상이 있게 되면 이때 기저막은 형성되지 못하고 두꺼운 반흔조직으로 대치되어 영구적인 병변을 초래하게 된다.^5)7)15) 이것이 성대결절의 병인으로 생각되며, 성대 상피세포층이 두꺼워짐과 동시에 기저막의 두꺼워지는 치유과정으로 성대결절을 형성하게 되는 것으로 생각된다.³⁾⁷⁾
   다음으로 성대폴립에서는 성대결절과 다르게 정상적인 기저막 소견을 보인 반면 제 3 형 교원질의 증가와 제 7 형 교원질의 엷고 넓게 염색되는 연속적인 띠를 관찰할 수 있었으며, 기질 내에 혈관들이 증식되어 있는 소견을 관찰할 수 있었다. 이는 성대결절처럼 기저막에 대한 손상이나 기저막분리 병변은 미약한 대신 고유층의 최상층 즉 Reinke씨 공간에 존재하는 제 3 형 교원질의 손상이 우선하거나 또는 고정원섬유(anchoring fiber) 즉 제 7 형 교원질의 손상으로 인하여 발생하는 것으로 생각된다.²⁾ 고정원섬유는 성대의 급격한 고속진동이나 과도한 진동에 의해 쉽게 손상되면서 이로 인하여 기저막과 고유층의 최상층이 분리되고, 그 사이에 세포액이 침착하여 고유층에 존재하는 혈관의 손상을 동반하게 되고, 상피하 출혈과 혈관투과성이 증가되어 성대결절과는 다르게 쉽게 확장되고 크기가 커지게 되며, 또한 기저막손상이 없으므로 치유과정에서 섬유화 반응이 관여하지 않은 것으로 생각된다. 이러한 결절과의 차이는 매우 중요한 형태학적 변화를 유발하는 것으로 생각된다. 즉 phonotrauma에 의해서 손상을 받는 부분이 성대의 기저막 부분이 되는 경우, 이 부분은 hemi-desmosome으로 매우 강력하게 결합된 부분이므로 쉽게 박리되지 않으며, 혈관분포가 없어 쉽게 혈관손상이나 세포액으로 인한 크기확장이 어려워 상피세포와 기저막만이 두꺼워지는 결절을 형성하게 되는 것으로 생각된다.⁷⁾ 만일 급격한 성대 고속진동과 힘에 의해서 성대의 고정원섬유에서 손상이 일어나게 되거나 성대 고유층 최상층에 손상이 발생하게 되면, 성대 기저막영역의 손상으로 상피와 고유층최상층이 쉽게 분리되면서 혈관투과성 증가와 혈관손상에 따른 세포액 증가와 침착이 있게 되며, 상처치유과정에서 세포외 기질단백 물질의 합성이 감소하고 교원질 섬유화과정(collagen fibrillogenesis)의 감소 조절(down regulation)이 일어나게 되며,¹⁶⁾ 성대 고유층의 변형가능성이 많아지면서 젤리백(bag of jelly)처럼 부풀어져 폴립을 형성하게 될 것으로 생각된다.¹⁷⁾
   결론적으로 성대결절과 성대폴립에 대한 교원질의 미세구조변화와 세포외 기질단백에 대한 변화는 양성성대질환 분류에 매우 중요한 부분으로 생각되며, 이들 특이적인 손상부위의 특성과 손상부위의 차이는, 각기 다른 해부학적 특징을 갖는 양성성대질환으로 발전되게 하는 중요한 조직병리학적 반응과 병인으로 생각되어진다. 즉 성대결절과 성대폴립의 경우 동일한 발성외상(phonotrauma)에 의해서 서로 다른 질환으로 발전하게 되는 원인이 설명가능하게 되며, 동일한 발성외상으로 성대 미세구조인 기저막, 고정원섬유 그리고 고유층 최상층중 어떤 구조물에 손상을 초래하여 치유과정에 영향을 미치는 것에 따라서 서로 다른 형태학적 모양의 질환으로 발전되는 것으로 생각된다.

결     론

   양성 성대질환에 대한 병인으로 이 논문에서 언급한 것은 기 발표한 성대기저막의 골격을 형성하는 제 4 형 교원질에 대한 연구의 연속성으로서 성대의 기저막영역과 고유층내에 존재하는 많은 고분자물질 중 성대미세구조의 골격을 형성하는 제 3 형, 제 7 형 교원질의 연구로서, 기저막영역을 구성하는 다른 교원질과 고유층 최상층에 분포하는 세포외 기질단백질에 대한 더 많은 연구를 통하여 양성 성대질환에 대한 더 자세한 원인과 병리를 밝혀내어 더 좋은 치료방법의 개선을 유도해야 하겠다.

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