글루타르산뇨증(Glutaric aciduria, Glutaric acidemia)은 특정 아미노산을 분해하는 데 필요한 효소가 결핍되어 글루타르산 등의 유기산이 체내에 축적되는 유전성 대사질환입니다. 뇌, 특히 기저핵에 손상을 유발하며, 영유아기에 급성 신경학적 퇴행을 초래할 수 있습니다. 초기에는 정상 발달을 보이다가 발열, 감염 등 스트레스 상황에서 갑작스러운 근긴장저하나 운동장애가 나타납니다. 조기 진단이 이루어지면 식이요법과 보조 치료를 통해 증상 악화를 예방할 수 있습니다. 유전 상담과 신생아 선별검사의 중요성이 강조되는 대표적인 대사성 질환입니다.
글루타르산뇨증의 생화학적 배경과 정의
질환의 분류와 특징
글루타르산뇨증은 크게 **제1형(GA1)**과 제2형(GA2)으로 구분됩니다. 이 중 GA1은 글루타릴-CoA 탈수소효소(GCDH) 결핍으로 발생하며, 리신, 트립토판, 하이드록시리신의 대사경로에서 문제가 생깁니다. 제2형은 ETF나 ETFDH 유전자의 돌연변이로 발생하며 증상 스펙트럼이 훨씬 넓고 복합적입니다.
아미노산 대사 이상
GA1 환자는 리신 등의 특정 아미노산을 완전히 분해하지 못하고, 중간 대사산물인 글루타르산, 3-하이드록시글루타르산 등이 축적됩니다. 이러한 유기산들은 특히 뇌조직, 특히 기저핵에 독성을 유발하여 신경학적 손상을 초래합니다. 체내 pH를 낮추고, 미토콘드리아 기능을 저해하여 에너지 대사에도 영향을 줍니다.
희귀 유전 질환으로서의 의미
글루타르산뇨증은 희귀질환 중에서도 상대적으로 신생아 선별검사에서 조기 진단이 가능한 질환입니다. 특히 북유럽, 아미시계열 집단에서 높은 빈도를 보이며, 한국을 포함한 동아시아에서도 간헐적으로 보고됩니다. 유전 상담과 가족 내 보인자 확인이 치료 전략 수립에 중요합니다.
| 유형 | 제1형(GCDH 결핍), 제2형(ETF/ETFDH 돌연변이) |
| 주요 대사산물 | 글루타르산, 3-하이드록시글루타르산 |
| 주 침범 기관 | 중추신경계(기저핵), 간, 근육 |
유전적 기전과 유병률
상염색체 열성 유전
글루타르산뇨증은 상염색체 열성 유전을 따르며, 부모 모두 보인자인 경우 자녀에게 발병할 확률은 25%입니다. 형제자매 중 한 명이 진단된 경우 다른 형제의 선별 검사와 유전자 검사가 권장됩니다. 증상이 없더라도 보인자 상태 확인은 추후 가족 계획에 중요한 정보를 제공합니다.
관련 유전자와 효소 결핍
GA1의 원인은 GCDH 유전자의 돌연변이로, 이 효소는 미토콘드리아 내에서 리신 대사 중 글루타릴-CoA를 크로톤일-CoA로 전환하는 역할을 합니다. 결핍 시 글루타르산과 그 유사 대사산물이 축적되며, 특히 유기산이 뇌에 직접적인 독성을 일으켜 발달성 뇌병증을 유발합니다. 제2형의 경우 ETF 또는 ETFDH 유전자의 변이가 전자 전달계 이상을 초래합니다.
유병률과 집단 특이성
글루타르산뇨증의 전 세계 유병률은 약 100,000명당 1명 정도이며, GA1의 경우 일부 집단에서는 1,000명당 1명 수준으로 높은 발생률을 보이기도 합니다. 유전형에 따라 잔존 효소 활성도 다르며, 효소 활성에 따라 임상 예후도 달라집니다. 동아시아 지역에서는 희귀하나 점점 더 진단 빈도가 증가하고 있습니다.
| 유전 방식 | 상염색체 열성 |
| 주요 유전자 | GCDH (GA1), ETF/ETFDH (GA2) |
| 유병률 | 1/100,000 (일반), 1/1,000 (특정 집단) |
증상 발현과 임상 양상
급성 신경학적 증상
GA1 환자는 생후 6개월~3세 사이에 발열, 감염, 탈수 등 대사 스트레스 상황에서 급성 뇌증을 경험할 수 있습니다. 증상은 급작스러운 운동 기능 저하, 이상운동증, 경련 등으로 나타나며, 뇌 손상이 진행될 경우 영구적인 뇌성마비 양상을 보이기도 합니다. 일부 환자는 발작 후 사지 위약과 근긴장 저하가 동반됩니다.
만성적인 발달 지연
급성기 이후에는 운동발달 지연, 언어 지연, 지적장애 등의 만성적인 신경 발달 문제가 나타날 수 있습니다. 뇌영상에서는 양측 기저핵의 위축, 백질 손상 등이 특징적으로 보이며, 말기에는 소두증이나 위축성 뇌병증으로 진행되기도 합니다. 청력 저하, 시력 문제, 행동 장애 등이 동반될 수 있습니다.
비신경계 증상
일부 환자는 간비대, 대사산증, 간기능 이상, 근육 통증 등을 보이기도 하며, 제2형에서는 저혈당이나 심장 근육 이상이 동반될 수 있습니다. 반복되는 구토, 수유곤란, 성장부진 등의 비특이적 증상은 조기 진단을 어렵게 만듭니다. 유기산이 소변에 배출되며 소변에서 특징적인 냄새가 나는 경우도 있습니다.
| 급성 증상 | 경련, 운동장애, 뇌증 |
| 만성 증상 | 발달 지연, 지적장애, 소두증 |
| 기타 증상 | 간기능 이상, 저혈당, 성장장애 |
진단 및 감별진단
소변 유기산 분석
글루타르산뇨증의 1차 진단 방법은 소변 유기산 검사로, 글루타르산 및 3-하이드록시글루타르산이 증가된 소견이 나타납니다. 가스크로마토그래피-질량분석(GC-MS)은 민감도와 특이도가 높은 대표적 진단 도구입니다. 비정상 결과 시 추가적인 혈액 대사 검사 및 유전자 검사가 병행됩니다.
신생아 선별검사의 유용성
GA1은 신생아 선별검사 항목에 포함되어 있으며, 조기 진단 시 예방적 식이조절과 감염 관리로 중추신경 손상을 막을 수 있습니다. 유기산혈증이 발견되면 즉각적인 대사 전문의 상담이 필요하며, 진단 확인을 위한 유전자 검사가 시행됩니다. 조기 진단은 예후 향상에 핵심적인 역할을 합니다.
감별이 필요한 유사 질환
GA1은 뇌성마비, 외상성 뇌손상, 간질 등으로 오진되기 쉬우며, 반복성 구토, 근긴장 저하, 경련을 보이는 다른 대사성 질환과 감별이 필요합니다. 미토콘드리아 병증, 페닐케톤뇨증, 메틸말론산혈증 등이 주요 감별 진단입니다. 환자 병력, 발달 이력, 가족력 등의 종합적 접근이 중요합니다.
| 소변 검사 | 유기산 축적 확인 (GC-MS) |
| 신생아 검사 | 조기 진단, 예후 개선 |
| 감별 질환 | 간질, 뇌성마비, 유기산혈증 |
치료 전략과 예후 관리
식이 조절과 감염 관리
GA1 치료의 핵심은 리신, 트립토판이 포함된 단백질 섭취를 제한하는 저단백 식이요법입니다. 감염이나 스트레스 상황 시에는 고탄수화물 식이, 정맥 포도당 투여 등을 통해 대사 스트레스를 예방합니다. 응급 상황에서는 "비상 대응 식이 계획(Emergency protocol)"을 시행합니다.
L-카르니틴 보충과 대사 보조제
카르니틴은 유기산의 배출을 돕고, 독성 물질의 축적을 완화하는 역할을 합니다. GA1 환자에게 L-카르니틴 보충은 표준 치료의 일환으로 사용되며, 미토콘드리아 기능 개선을 위한 리보플라빈 등의 보조제도 활용됩니다. 일부 환자에서는 코엔자임 Q10이 보조 치료로 사용되기도 합니다.
장기적 추적과 신경 재활
조기에 진단되고 적절히 관리되는 경우 신경학적 손상을 예방할 수 있으며, 일부는 정상 발달을 이룰 수 있습니다. 그러나 이미 뇌손상이 발생한 경우에는 물리치료, 작업치료, 언어치료 등 신경 재활 치료가 필수적입니다. 정기적인 뇌영상검사, 발달 평가, 대사 모니터링이 장기 예후 개선에 중요합니다.
| 식이요법 | 리신·트립토판 제한, 고탄수화물 공급 |
| 보조제 | L-카르니틴, 리보플라빈 |
| 추적 관리 | 재활 치료, 영상 모니터링 |
요약정리
글루타르산뇨증은 특정 아미노산 대사 효소의 유전적 결핍으로 인해 중간 대사산물이 축적되어 뇌신경 손상을 초래하는 희귀 대사성 질환입니다. 상염색체 열성 유전으로 발생하며, 신생아 선별검사를 통해 조기에 발견 시 예후를 획기적으로 개선할 수 있습니다. 급성 뇌증, 운동장애, 발달 지연이 주요 임상 증상이며, 소변 유기산 검사와 유전자 분석이 진단의 핵심입니다.
치료는 저단백 식이요법과 L-카르니틴 보충을 중심으로 하며, 감염이나 스트레스에 대한 철저한 대응이 요구됩니다. 이미 신경 손상이 진행된 경우에는 다학제적 재활 치료가 병행되어야 하며, 가족에 대한 유전 상담 또한 필수적입니다. 정기적 모니터링과 교육이 환자 및 가족의 삶의 질을 유지하는 데 핵심입니다.
| 질환명 | 글루타르산뇨증 (GA1, GA2) |
| 원인 | GCDH 또는 ETF/ETFDH 유전자 결핍 |
| 주요 증상 | 급성 뇌증, 운동장애, 발달 지연 |
| 진단 | 소변 유기산 분석, 신생아 선별검사, 유전자 검사 |
| 치료 | 저단백 식이, L-카르니틴 보충, 재활 치료 |
| 예후 | 조기 진단 시 양호, 뇌손상 시 장기 재활 필요 |