교신저자：동헌종, 135-710 서울 강남구 일원동 50  성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 이비인후과학교실
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서     론

   만성 부비동염은 도시인구 중 약 5~15%의 발생빈도를 보일 만큼 만성질환 중 가장 흔한 질병이며 점차 증가 추세에 있다. 만성 부비동염을 가진 환자들은 전반적인 건강과 삶의 질에 부정적인 영향을 받게 되며 항생제 등을 이용한 약물치료가 실패한 경우에는 수술을 시행하여 병변을 제거하게 된다. 만성 부비동염의 수술은 1980년대 중반 내시경의 도입 이후 부비동 내시경 수술이 주된 방법으로 자리잡게 되었으며 부비동 내시경 수술의 도입 후 수술의 성공률은 비약적으로 높아졌으나 아직도 수술 후 재발하는 경우가 5~25%에 이른다.¹⁾
   수술의 결과에 부정적 영향을 미치는 인자로서는 알레르기, 천식, 면역기능이상, 아스피린과민증, 섬모운동이상 등이 보고되고 있으며, 최근에는 만성 부비동염 발생의 병리학적 원인으로서 위식도역류의 역할에 대해 관심이 높아지고 있다. 한 연구에 의하면 일반적인 소아의 위식도역류 유병률이 5%인데 비하여 소아 비부비동염 환자에서는 63%의 높은 유병율을 보이며, 이러한 위식도역류가 있는 환자에서 항생제 치료와 더불어 위식도역류에 대한 약물치료를 시행하였을 경우, 79%에서 비부비동염 증상의 호전을 관찰하였다는 보고가 있다.²⁾ 이에 대해 위액의 역류가 직접적으로 비점막의 부종과 염증을 유발하고 이로 인하여 이차적인 부비동 입구의 폐색이 발생한다는 가설이 제기되고는 있으나 아직까지 그 정확한 기전은 알려지지 않고 있다.
   헬리코박터 파이로리(Helicobacter pylori)는 그람 음성의 미호기성 세균으로 1983년 인간의 위장 조직에서 처음 동정되었으며 위·십이지장 내에 집락화하여 활동성의 만성 및 급성 위염, 만성십이지장궤양, 위궤양, 위선암, 원발성 위 B세포 림프종과 밀접히 연관되어 있다.³⁾ 최근에는 위식도역류 질환이 있는 환자의 하부식도에서도 H. pylori가 관찰되었으며 이외에도 구강 내 치석이나 타액, 구개편도 및 아데노이드에서도 H. pylori의 집락화가 발견되었고,⁴⁾⁵⁾⁶⁾ 그 전파경로로 위장 대 구강 경로(gastro-oral route)가 제시되었다. 따라서 비강 내에서도 H. pylori의 집락화 가능성이 있으며 이에 대한 긍정적인 결과가 보고되고 있다.⁷⁾⁸⁾
   한국 성인에서의 H. pylori의 감염률은 69~75%에 이르며 한국인 역류성 식도염 환자의 47%에서 위장 내 H. pylori 균이 보고되었다.⁹⁾ 따라서 비강에서도 H. pylori가 발견될 확률이 높을 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 만성 부비동염 환자에 있어 H. pylori의 발현양상을 확인하고, 비부비동에 염증이 없는 대조군과 비교하여 H. pylori와 만성 부비동염과의 관계를 규명해 보고자 한다.

대상 및 방법

   2005년 4월부터 9월까지 6개월간 본원에서 부비동 내시경 수술을 시행 받은 환자 중 면역결핍이 있거나 천식, 점액낭종, 일측성 부비동염, 진균성 부비동염 및 상악동 후비공 비용이 있는 환자들과 기존의 위염이나 위궤양 등으로 인하여 제산제, 양성자 펌프 억제제(proton pump inhibitor) 등의 항궤양성 약물을 장기간 복용한 환자들을 제외한 43명을 대상으로 하였다. 대조군으로는 부비동염으로 치료받거나 수술 받은 과거력이 없고, 부비동 전산화 단층촬영 결과 염증 소견이 보이지 않으며 경접형동(trans-sphenoid approach) 뇌하수체종양 절제술을 시행 받는 환자 16명을 설정하였다.
   모든 연구 대상자들에게 본인의 검체 제공에 대한 서면동의서(informed consent)를 받았다. 동의가 확보된 피험자에게서 부비동 내시경 수술시 내시경으로 관찰되는 비용종의 하후면에서 절단겸자(cutting forcep)를 이용하여 가능한 출혈이 없도록 조직을 얻었고, 비용종이 없을 시에는 후비공에 연한 접사함요(sphenoethmoidal recess)의 병적인 비점막에서 채취하였다. 대조군에서는 접사함요의 점막에서 조직을 채취하였다. 채취된 조직의 일부분은 수술장에서 곧바로 신속 요소분해효소(CLO) 검사 kit에 담아 반응을 확인하고 나머지는 포르말린에 고정하여 면역조직화학염색을 시행하였다.
   입원 시에 설문지를 작성하여 부비동염의 증상과 중복되지 않는 가슴앓이(heart burn), 신트림(acid taste), 위 내용물의 역류(regurgitation) 3가지의 전형적인 위식도역류 증상여부를 표기토록 하였고, 과거 위내시경 결과 식도염이 있었는지를 확인하였다.
   통계처리는 SPSS version 10.0을 사용하였으며 유의수준은 p<0.05로 하였고, Fisher's exact test를 이용하여 환자군과 대조군 간의 H. pylori 발현율의 차이 및 위식도역류 증상 여부에 따른 H. pylori 발현율의 차이를 분석하였다.

신속 요소분해효소(Campylobacter-Like Organism, CLO) 검사
   수술장 안의 냉장고(4℃)에 보관된 CLO 검사 kit(Ballard medical products, Draper, Utah 84020, USA)를 검사조직 채취 10분전에 꺼내어 체온에 가깝게 덥힌 후 검체가 나오면 2×2 mm 크기로 잘라서 CLO 검사 kit의 젤 속에 깊숙이 밀어 넣었다. 이 때 시약에 완전히 파묻히게 하여 조직의 전체 면이 시약에 접하게 하는 것이 중요하다. 이후 30분, 1시간, 3시간, 24시간마다 검체가 담긴 시약의 색 변화를 관찰하여 양성여부를 결정하였다.
   CLO 검사는 H. pylori가 생산하는 요소분해효소가 다른 미생물에 비해 월등히 활성도가 높음을 이용한다. 즉, 검사 kit에 첨가된 요소가 분해됨에 따라 생기는 암모니아에 의해 pH가 상승되면 이를 pH 지시약의 발색으로 요소 활성도를 측정하는 원리를 이용한다.
   24시간에 관찰한 CLO 검사 kit 색이 변하지 않고 황색인 경우를 음성으로 판독하였고, 24시간 이내에 주황색이나 적색으로 변한 경우를 양성으로 판독하였다. 24시간이 지나서 색이 변한 경우는 다른 균에 의한 오염이나 시약의 변질에 의한 것으로 음성으로 판단하였다(Fig. 1).

면역조직화학염색기법(Immunohistochemical analysis)
   통상적인 10% 포르말린 고정과 파라핀 포매를 거친 조직을 4 μm의 두께로 얇게 잘라 슬라이드에 올린 후 37℃에서 24시간, 60℃에서 20분간 거치하였다. 이후 Xylene에 5분간 탈 파라핀 과정을 3회 반복 시행한 후 순차적으로 낮은 농도의 알코올에 처리하고 증류수로 함수시켰다. 내인성 과산화효소를 불활성화시키기 위해 3% 과산화수소(H₂O₂)를 사용하여 20분간 처리한 후, 구연산염 완충 용액(citrate-based antigen retrieval solution, Dako, Glostrup, Denmark, pH6)에 슬라이드를 넣고 microwave oven(750 W)에 5분간 2회 거치시켜 항원성을 회복하였다. 그 후에 H. pylori에 대한 rabbit anti-H. pylori polyclonal antibody (Dako, B0471)를 1：100으로 희석하여 투여한 후 실온에서 30분간 반응시켰다. 염색과정에서는 먼저 avidin-biotin (AB)-peroxidase method를 사용하였고 diaminobenzidine (DAB)을 이용하여 발색하였다. 이후 autohematoxylin을 이용하여 5분간 대조 염색하였다. 완성된 슬라이드를 충분히 건조시킨 후 광학현미경 400배 및 1000배 시야에서 H. pylori 유무를 관찰하였다.
   먼저 병리과에 의뢰하여 위점막에서 H. pylori가 관찰된 환자 2명의 생검 조직을 얻어 양성 대조군으로 삼아 H. pylori의 발현양상을 확인한 후, 환자군과 대조군의 점막 조직에서 갈색으로 염색되어 보이는 동그랗거나 막대모양이 모인 불규칙한 형태의 면역염색 양성 구조물(immune reactive structure), 즉 세균덩어리를 확인하였고, 서로 다른 부위의 현미경 시야에서 관찰되는 세균덩어리의 평균 개수를 계산하였다. 다섯 부위의 현미경 시야를 관찰하였고, 그 평균 개수가 1개 미만인 경우를 음성, 1개 이상인 경우를 양성으로 표기하였다. 음성 대조로는 H. pylori가 없는 외이도 피부와 편도선 조직을 이용하였다.

결     과

   전체 43명의 만성 부비동염 환자와 경접형동 뇌하수체 종양 수술을 받은 16명의 대조군을 대상으로 H. pylori를 확인하였다. 환자군의 평균 나이는 41세(18~68세)였고 남자가 28명, 여자가 15명이었다. 대조군의 평균 나이는 46세(24~72세)였고 남자가 7명, 여자가 9명이었다.
   CLO 검사 결과 24시간 내에 주황색이나 붉은색으로 변하여 양성으로 판정된 경우는 환자군에서 43명 중 17명(40%)이었고, 대조군에서는 관찰되지 않았으며 두 군간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p=0.003)(Table 1).
   면역조직화학염색 결과 대부분의 세균덩어리는 점막표면에 붙어있거나 점액선(mucus gland) 내에 있었으며 막대모양보다는 퇴화된 구상(coccoid form)의 집합체로 산개되어 있었다(Fig. 2). 면역조직화학염색 결과 역시 환자군 43명 중 19명(44%)에서 양성으로 관찰되어 대조군 16명 중 2명(13%)에 비하여 통계적으로 유의하게 높은 양성률을 보였다(p=0.032).
   CLO 검사와 면역조직화학염색 검사에서 모두 양성으로 나온 경우는 전체 11명(26%)으로 전부 환자군에서 관찰되었고 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 높은 양성률을 보였다(p=0.026).
   위식도역류에 대한 설문조사 결과 전형적인 식도증상을 호소하거나 위내시경상 식도염을 보인 사람은 환자군에서 43명 중 8명(19%)이었고, 대조군에서는 관찰되지 않았다(Table 2). 이들 8명 중 CLO 검사와 면역조직화학염색 검사 모두에서 비강 내 H. pylori가 양성으로 나온 경우는 4명(50%)이었으며, 위식도역류와 비강 내의 H. pylori 발현율 사이에 통계적으로 유의한 관련성이 관찰되었다(p=0.033).

고     찰

   최근 위식도역류와 만성부비동염의 관련성에 대한 긍정적인 결과가 보고된 이후 그 인과관계와 기전에 대한 관심이 높아졌고¹⁰⁾¹¹⁾ 구강 내 치석이나 타액, 구개편도 및 아데노이드에서 H. pylori가 동정된 최근의 보고⁴⁾⁵⁾⁶⁾에 힘입어 비강 내에서도 H. pylori가 존재할지 모른다는 의심을 하게 되었다. 실제로 Cellini 등은 H. pylori의 감염경로로 비강을 통한 전파를 의심하여 처음으로 비액(nasal secretion)을 추출하여 배양하였으나 H. pylori가 동정되지는 않았다.¹²⁾ 하지만 최근의 문헌에서는 만성 부비동염 환자의 20~30%에서 비강 내 H. pylori가 동정되었다는 결과가 보고되고 있다.⁷⁾⁸⁾
   H. pylori는 위·십이지장 내에 존재하는 나선형의 그람 음성 미호기성(microaerophilic) 세균으로 편모(flagella)를 가지고 있어 위장 점액층 내에서 자유로이 유영을 하며 체세포 면역체계를 피하고 위점막 상피세포에 부착할 수 있다. 이 세균은 산성인 위장 내에 존재하지만 실제로 H. pylori가 존재하기에 적합한 환경은 pH 6~8의 중성 환경이고 pH 4 이하의 산성 환경에서는 살 수 없다.¹³⁾ 그럼에도 불구하고 H. pylori가 위산에 박멸되지 않는 이유는 요소분해효소를 분비하여 요소를 가수분해하고 그 결과 중탄산염과 암모니아가 생성되어 위산을 중화하기 때문이다. 그리고 상피세포 내로 침습하지는 않지만 외독소(exotoxin)를 분비하며, 체세포 면역반응과 강한 체액성 면역반응을 일으켜 상피세포에 손상을 준다. 그 결과 H. pylori는 침습적이지는 않지만 지속적인 염증반응을 일으키고 위 상피세포를 파괴하여 활동성의 만성 및 급성 위염, 만성십이지장궤양, 위궤양의 발생에 직접적으로 관여한다.³⁾
   H. pylori의 진단에는 크게 침습적인 방법(invasive test)과 비침습적인 방법(non-invasive test)이 있다. 침습적인 방법으로는 균 배양 검사, 조직검사, 신속 요소분해효소검사(CLO test), 중합효소연쇄반응검사(PCR) 등이 있으며, 비침습적인 방법으로는 혈청학적 검사, 요소호기검사(¹³C-Urea Breath Test) 등이 있다. 이 중 균 배양 검사는 생검한 조직을 까다로운 조건 속에서 배양해야 하고, 구상의 퇴화형 H. pylori는 번식하지 않아 배양되지 않는다는 문제점이 있다. 그리고 PCR 검사는 민감도와 특이도가 높으나 이미 박멸된 사균에서도 양성으로 나올 수 있고, 특수장비와 경험 있고 능숙한 실험자가 필요하다는 단점이 있다.
   CLO검사는 빠르고 간단하게 결과를 알 수 있고 가격도 비교적 저렴하면서 민감도가 79~100%, 특이도가 92~100%로 높아서 H. pylori 감염의 초기진단에 널리 이용되고 있으며,¹⁴⁾ 조직학적인 검사나 배양검사와 같이 시행하면 모든 경우에서 H. pylori의 감염여부를 알 수 있다. 이 방법은 H. pylori가 요소분해효소를 생성한다는 점을 이용하는 것으로써, 즉 검사 kit에 첨가된 요소가 분해됨에 따라 생기는 암모니아에 의해 pH가 상승되면 이를 pH 지시약의 발색으로 요소분해효소의 활성도를 측정하는 원리를 이용한다. 검체를 넣은 후 3시간 내에 90%의 H. pylori를 동정할 수 있고, 이후 9시간이 지난 시점인 24시간까지 95%의 H. pylori를 동정할 수 있다. 24시간 이후로는 더 이상 동정되지 않고 오염되어 색이 변할 확률이 높아서 이 시점에서 색 변화 없이 황색을 보이면 음성으로 판독한다. 이 검사는 무산위증(achlorohydria), 악성빈혈(pernicious anemia), 위장수술의 과거력, 제산제나 H₂ 수용체 차단제를 복용하였거나 요소분해효소를 생성하는 다른 세균이 존재할 경우 위양성을 보일 수 있다. 하지만 H. pylori의 요소분해효소 활성도(1120 U mg^-1)가 구강 내 요소분해효소 최다 형성균인 Streptococcus salivarius의 활성도(2.5 U mg^-1)보다도 400배 이상 더 높기에 H. pylori 외에 다른 균은 3시간 이전에 CLO 검사에 반응을 보이지 않는 것으로 알려져 있다.¹³⁾¹⁵⁾
   면역조직화학염색 검사법은 민감도가 72~95%, 특이도가 90%에 이르는 H. pylori에 특이적으로 반응하는 항체(rabbit anti-H. pylori polyclonal antibody)를 이용하는 검사법으로, H. pylori 조직염색 검사법 중에서 가장 신빙성 있는 검사법이다.¹⁶⁾ 그리고 CLO 검사 kit나 PCR법으로 양성으로 나타나기에는 H. pylori 농도가 낮거나, 균 배양 검사법으로는 배양되지 않는 퇴화된 구형 구조인 경우에도 동정이 가능하다는 장점이 있다.¹⁷⁾ 비강 내에서는 위장조직과는 다르게 H. pylori외에 다양한 균주가 존재하기 때문에 일반 H & E 염색이나 특수염색(modified-Giemsa) 등을 사용하면 위양성이 나올 가능성이 높다.
   본 실험에서는 CLO 검사와 면역조직화학염색 검사를 통하여 비강 내의 H. pylori 존재 여부 및 빈도의 차이를 대조군과 비교하였다. 두 검사 모두에서 H. pylori 양성인 경우는 환자군 43명 중 11명(26%), 그리고 대조군 16명 중 0명(0%)으로 환자군에서 양성률이 확연히 높은 것을 알 수 있었다(p=0.026). 두 검사 중 어느 한 검사에서만 양성을 보인 경우는 환자군에서 43명 중 14명(33%), 대조군에서 16명 중 2명(13%) 있었는데, 두 검사결과의 차이는 다음과 같은 사실로 설명이 가능하다. 첫째, H. pylori는 악조건에서 편재된 분포(patch distribution)를 보일 수 있다.¹⁸⁾ 이는 비강 내 환경이 H. pylori에게 유리한 환경이 아니므로 그 분포가 광범위하지 못하고 생존조건이 유리한 곳에 편재된 분포를 보여(Fig. 2) 실제로 H. pylori가 비강 내에 존재하는 경우에도 일부분의 조직만으로는 두 검사에서 다른 결과를 보일 수 있다. 둘째, 검사로 동정되기에는 H. pylori 개체수가 너무 적거나 퇴화된 구형 구조(coccoid form)로 존재할 수 있다.⁷⁾ 이는 H. pylori가 생존하기에 적합하지 않은 비강 내의 환경조건과 환자군 대부분이 수술 전에 장기간 항생제를 복용한 과거력이 있는 등의 원인으로 인하여 H. pylori 개체수가 줄어들고, 활동성의 나선형 구조(spiral form)에서 비활동성의 퇴화된 구형 구조로 변형되어 존재할 수 있기 때문이다.⁷⁾ 이로 인하여 CLO 검사 kit의 색 변화가 일부 지연될 수 있고, 면역조직화학염색법에 의한 H. pylori 동정에 오류가 있을 수 있다. 셋째, 비강 내에는 위장과는 다르게 다른 균이 존재하므로 두 검사에서 오염으로 인한 위양성의 가능성이 있다. 전술한 바와 같이 그 가능성은 낮지만 위장에서의 경우보다는 가능성이 높을 것으로 생각된다.
   위식도역류의 제반증상 중 전형적인 식도 증상으로는 가슴앓이, 신트림, 위 내용물의 역류가 있으나, 위식도역류 환자의 증상이 식도 외 증상인 연하곤란(dysphagia), 인후두부 이물감(globus pharyngeus), 애성(hoarseness), 만성적인 헛기침(throat clearing), 후비루(post nasal drip), 인후통(sore throat) 등으로만 나타나는 경우도 많고, 증상이 없는 경우도 있다.¹⁹⁾ 그러나 대부분의 이런 식도 외 증상은 만성 부비동염의 증상과 중복되기 때문에 이번 연구에서는 위내시경 검사상 식도염이 증명된 환자나 전형적인 식도 증상을 보인 환자만을 위식도역류의 가능성이 있는 환자로 분류하였다. 그러므로 대상군 중에서 위식도역류 질환이 있는 환자가 더 있을 것으로 추정된다.
   이번 연구 결과 위식도역류가 의심되는 환자에서 비강 내의 H. pylori 발현율이 유의하게 높았는데(p=0.033), 이는 위식도역류에 의해 H. pylori가 비강 내로 전파될 가능성을 보인다. 그러나, 위장관 외의 구강과 구개편도 및 아데노이드에서도 H. pylori가 발견되므로 H. pylori의 전파경로로 구강 대 비강 경로도 의심할 수 있으며, 비강이 H. pylori의 자연 저장소(reservoir)일 가능성도 배제하지는 못한다.
   위식도역류는 비강 내에 만성염증을 일으킬 수 있으며, 비강 점막에 대한 세균부착력(bacterial adherence)에 영향을 주고 림프액 흐름에 변화를 줄 수 있다.²⁰⁾ 하지만 위식도역류가 만성 부비동염을 일으키는 정확한 기전은 아직 밝혀지지 않고 있다. 따라서 위식도역류에 의해 H. pylori가 비강 내로 전파된다면 역류로 인한 만성 부비동염의 발생 과정에 H. pylori가 관여할 가능성이 있을 것이다.
이번 연구 결과 정상인에 비하여 만성 부비동염 환자에서 H. pylori가 더 많이 동정되었음을 알 수 있었고, 그 중에서도 위식도역류가 있는 환자에서 H. pylori의 발현율이 높을 것으로 기대할 수 있었다. 이는 H. pylori가 위식도역류를 통하여 비강 내에 도달하여 만성 부비동염을 악화하거나 조장할 수 있을 것이라는 가능성을 제시한다.
   향후 특별한 구조적, 전신적인 문제가 없는 재발성 만성 부비동염 환자에서 H. pylori의 비강 내 발현율과 비교 분석한다면 좀 더 발전된 결과를 얻을 수 있을 것이다. 그리고 위식도역류의 치료와 더불어 H. pylori의 박멸을 동시에 시행한다면 일부에서 만성 부비동염의 증상을 호전시킬 수 있을 것으로 기대된다.

결     론

   비강 내에서 H. pylori를 동정할 수 있었으며, 만성 부비동염 환자와 위식도역류가 의심되는 환자에서 그 발현율이 높음을 확인할 수 있었다. 따라서 H. pylori는 위장 대 구강 경로로 비강 내에 도달할 것으로 생각되어지나 만성 부비동염과의 인과관계에 대해서는 알 수 없으며, 향후 이에 대한 후속연구가 진행되어야 할 것이다.

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