골형성 부전증의 원인, 빈도, 유전

골형성 부전증이란?

골형성 부전증(Osteogenesis imperfecta)(OI)은 주로 뼈에 영향을 미치는 유전 질환 그룹입니다. "골형성 부전증"이라는 용어는 불완전한 뼈 형성을 의미합니다. 이 상태를 가진 사람들은 가벼운 외상이나 명백한 원인 없이도 쉽게 뼈가 부러집니다(골절). 다발성 골절이 흔하며, 심한 경우 출생 전에도 발생할 수 있습니다. 경미한 경우 평생 동안 몇 번의 골절만 경험할 수 있습니다.

골형성 부전증에는 최소 19가지 형태가 있으며, 유형 I부터 유형 XIX까지 지정됩니다. 여러 유형은 그 징후와 증상에 따라 구별되지만, 그 특징적인 특성은 겹칩니다. 점점 더 많은 유전적 원인이 드문 형태의 골형성 부전증을 정의하는 데 사용되고 있습니다. 유형 I(고전적 비변형 골형성 부전증, 청색 공막 포함)은 가장 경미한 형태의 골형성 부전증입니다. 유형 II(출생 전 치명적 골형성 부전증)는 가장 심각한 형태입니다. 이 상태의 다른 유형, 예를 들어 유형 III(점진적 변형 골형성 부전증) 및 유형 IV(정상 공막을 가진 일반적 가변 골형성 부전증)는 이 두 극단 사이의 징후와 증상을 가지고 있습니다.

유형 I을 포함한 경미한 형태의 골형성 부전증은 어린 시절과 청소년기에 경미한 외상, 예를 들어 걷기를 배우는 동안 넘어지는 것과 같은 원인으로 골절이 발생하는 것이 특징입니다. 성인기에는 골절이 덜 빈번하게 발생합니다. 경미한 형태의 상태를 가진 사람들은 일반적으로 눈의 흰자위 부분(공막)이 파란색 또는 회색으로 변색되며, 약 절반은 성인기에 청력 손실을 겪습니다. 더 심각한 영향을 받은 사람들과 달리, 유형 I을 가진 사람들은 일반적으로 정상 또는 거의 정상적인 키를 가지고 있습니다.

다른 유형의 골형성 부전증은 더 심각하여 출생 시부터 빈번한 골절이 발생하며, 거의 또는 전혀 외상이 없는 경우에도 발생합니다. 이러한 유형의 추가 특징으로는 눈의 청색 공막, 작은 키, 척추의 만곡(척추측만증), 관절 변형(구축), 청력 손실, 호흡 문제, 치아 발달 장애인 치아형성부전증이 포함될 수 있습니다. 영향을 받은 사람들의 이동성이 감소할 수 있으며, 일부는 보행기나 휠체어를 사용할 수 있습니다. 특히 유형 II와 같은 가장 심각한 형태의 골형성 부전증은 비정상적으로 작고 약한 갈비뼈와 발달이 미흡한 폐를 포함할 수 있습니다. 이러한 이상을 가진 유아는 호흡에 생명을 위협하는 문제가 있을 수 있으며 출생 직후 사망할 수 있습니다.

골형성 부전증의 원인

골형성 부전증은 여러 유전자 중 하나의 돌연변이에 의해 발생할 수 있습니다. COL1A1 및 COL1A2 유전자의 돌연변이는 모든 사례의 약 90%를 차지합니다. 이 유전자들은 유형 I 콜라겐을 조립하는 데 사용되는 단백질을 만드는 지침을 제공합니다. 이 유형의 콜라겐은 뼈, 피부 및 신체에 구조와 강도를 제공하는 다른 결합 조직에서 가장 풍부한 단백질입니다.

골형성 부전증 유형 I은 COL1A1 유전자 또는 덜 일반적으로 COL1A2 유전자의 돌연변이에 의해 발생합니다. 이러한 유전적 변화는 신체에서 생성되는 유형 I 콜라겐의 양을 줄이지만, 생성된 분자는 정상입니다. 유형 I 콜라겐의 감소는 뼈를 약하게 하고 쉽게 골절되게 합니다. 골형성 부전증 유형 II, III 및 IV를 일으키는 돌연변이는 COL1A1 또는 COL1A2 유전자에서 발생합니다. 이러한 돌연변이는 일반적으로 유형 I 콜라겐 분자의 구조를 변경하여 비정상적인 유형 I 콜라겐을 초래합니다. 유형 I 콜라겐 구조의 결함은 결합 조직, 특히 뼈를 약화시켜 이러한 더 심각한 유형의 골형성 부전증의 특징적인 특성을 초래합니다.

다른 유전자의 돌연변이는 드문 형태의 골형성 부전증을 일으킵니다. 이러한 유전자 중 많은 수는 유형 I 콜라겐을 성숙한 형태로 처리하는 데 도움을 주는 단백질을 만드는 지침을 제공합니다. 이러한 유전자에서의 돌연변이는 콜라겐 분자의 생산 과정의 다양한 단계를 방해합니다. 이러한 변화는 결합 조직을 약화시켜 심각한 뼈 이상과 성장 문제를 초래합니다. 골형성 부전증에 관여하는 다른 유전자는 뼈 형성 세포의 발달과 기능을 조절하는 단백질을 만드는 지침을 제공합니다. 이러한 유전자의 돌연변이는 정상적인 뼈 발달을 방해하여 뼈를 약하게 하고 쉽게 골절되게 합니다.

• COL1A1
• COL1A2
• FKBP10

NCBI Gene에서 추가 정보:

• BMP1
• CREB3L1
• CRTAP
• IFITM5
• MBTPS2
• P3H1
• PPIB
• SERPINF1
• SERPINH1
• SP7
• SPARC
• TENT5A
• TMEM38B
• WNT1

골형성 부전증의 발생 빈도

골형성 부전증은 전 세계적으로 약 10,000명에서 20,000명 중 1명에게 영향을 미칩니다. 미국에서는 약 25,000명에서 50,000명이 이 상태를 가지고 있는 것으로 추정됩니다.

골형성 부전증의 유전

COL1A1 또는 COL1A2 유전자의 돌연변이에 의해 발생하는 경우, 골형성 부전증은 상염색체 우성 유전 패턴을 가집니다. 이는 각 세포에서 변형된 유전자의 한 사본이 이 상태를 일으키기에 충분하다는 것을 의미합니다. 유형 I 또는 유형 IV 골형성 부전증을 가진 많은 사람들은 이 질환을 가진 부모로부터 돌연변이를 유전받습니다. 더 심각한 형태의 골형성 부전증(예: 유형 II 및 유형 III)을 가진 대부분의 유아는 가족 내에 이 질환의 병력이 없습니다. 이러한 유아에서는 COL1A1 또는 COL1A2 유전자의 새로운(산발적) 돌연변이에 의해 이 상태가 발생합니다. 유형 V도 상염색체 우성 유전 패턴을 따릅니다.

덜 일반적으로, 골형성 부전증은 상염색체 열성 유전 패턴을 가집니다. 상염색체 열성 유전은 각 세포에서 유전자의 두 사본이 변형된 것을 의미합니다. 상염색체 열성 질환을 가진 아이의 부모는 일반적으로 영향을 받지 않지만, 변형된 유전자의 한 사본을 각각 가지고 있습니다. 유형 VI부터 XVIII까지는 이 유전 패턴을 따릅니다.

골형성 부전증 유형 XIX는 X 연관 열성 유전 패턴을 가집니다. 질환을 일으키는 돌연변이 유전자가 각 세포의 두 성 염색체 중 하나인 X 염색체에 위치하면, 이 질환은 X 연관 질환으로 간주됩니다. X 염색체가 하나뿐인 남성의 경우, 각 세포의 유일한 유전자 사본에 돌연변이가 있으면 이 상태를 일으키기에 충분합니다. 두 개의 X 염색체를 가진 여성의 경우, 질환을 일으키려면 유전자의 두 사본 모두에 돌연변이가 발생해야 합니다. 여성에게 두 개의 변형된 유전자 사본이 있을 가능성은 낮기 때문에, 남성은 X 연관 열성 질환에 여성보다 훨씬 더 자주 영향을 받습니다. X 연관 유전의 특징은 아버지가 X 연관 특성을 아들에게 전달할 수 없다는 것입니다.