Ⅰ. INTRODUCTION
국제암연구소에서 발표하는 GLOBOCAN 2020에 의하면, 2020년도 전세계 두경부암의 신규발생 및 사망 추정치는 93만명과 46만명 이상으로 전체암의 4~5%를 차지하고, 한국의 경우 약 5200명과 1800명으로 전체암의 2% 정도를 차지한다고 보고되었다1). 두경부암의 약 90%는 편평세포암종(squamous cell carcinoma, SCC)으로2), 진단과 치료법의 진전에도 불구하고 재발 및 전이 비율은 65% 이상이다3). 두경부 편평세포암 종의 예후 예측은 원발성 종양의 크기, 종양의 침습 정도, 림프절 및 원위 장기로의 전이 평가를 주로 활용하나, 최근에는 백혈구 수, 혈청 염증표지자, 혈청 SCC 항원값 등 비침습적 혈액 바이오마커에 대한 연구가 활발하다4~6). 현재에도 암환자의 상당 부분이 진행된 단계에서 진단되어 치료가 복잡하고 예후가 안 좋은 점을 고려하면, 임상적으로 적용이 가능하고 전반적인 암의 검출 및 예후와 관련된 바이오마커를 발굴하는 것이 매우 중요하다.
일상적인 간기능혈액검사 항목인 알라닌 아미노전이효소 (ALT)와 아스파르트산 아미노전이효소(AST)는 포도당신생합성 및 아미노산대사 산물의 생성을 촉진하며7,8), 혈액 내 수치의 상승은 간기능 장애 외에 심혈관 질환9), 제2형 당뇨병10) 및 암11)과 관련될 수 있다. 최근 혈중 AST/ALT 비의 증가가 전체원인 (all-cause) 및 두경부암을 포함한 암-특이적(cancer-specific) 사망과 연관된다고 보고 되었으나12~14), 전체원인, 전체암과 두경부암을 포괄하는 연구는 거의 보고된 바 없다.
이에 본 연구는 혈중 AST/ALT 비의 증가가 전체원인, 전체암 및 두경부암에 의한 사망위험 상승과 연관될 것이라는 가설을 세우고, 국민건강보험공단 건강검진코호트(National Health Insurance Service-Health Screening Cohort, NHIS-HEALS) 데이터베이스를 이용하여 콕스 비례 위험 회귀모형(Cox’s proportional hazard model)으로 분석하였다.
Ⅱ. MATERIALS and METHODS
1. 연구 자료
본 연구에 이용된 NHIS-HEALS 데이터베이스는 2002~2003년 기준 40세에서 79세 사이 일반건강검진 수검자 중 10%를 무작위 단순 추출한 514,794명에 대한 자격 및 소득정보, 병력, 생활습관(흡연, 음주, 비만, 운동), 신체계측 및 혈액 검사 등의 주요 건강검진 결과와 2013년까지 총 12년간의 병/의원 이용 내역 및 사망기록이 포함되며, 이는 익명화 및 비식별화 과정을 거쳐 개인 식별이 불가능한 상태로 제공된다15).
2. 연구 대상
본 연구에서는 NHIS-HEALS 데이터베이스에서 2002~2003년 기준 건강검진 항목의 결측값이 있는 피험자를 제외한 481,414명을 대상으로, 2013년까지의 연구기간 동안 신체계 측, 사회인구학적요인, 생화학적 데이터 및 사망기록을 활용하였다. NHIS는 모든 보험 수혜자에게 2년마다 일반건강검진을 제공하므로, NHS-HEALS에는 12년의 연구기간 동안 총 6개의 건강검진 데이터 세트(2002-2003[기저조사], 2004–2005, 2006–2007, 2008–2009, 2010–2011, 2012–2013)가 포함된다.
전체 추적기간이 종료될 때까지 481,414명의 연구대상 중 총 35,467명이 사망하였으며, 이 중 전체암에 의한 사망자는 13,787명, 두경부암에 의한 사망자는 313명이었다. 사망원인은 통계청이 제공한 국제 질병 분류-10차 개정판(ICD-10)의 한국표준질병 및 사망원인에 따라 분류되었다. 두경부암에는 구강암(분류기호 C00–C06), 침샘암(C07, C08), 인두암(C09– 14), 비강 및 부비동암(C30–31)과 후두암(C32)이 포함되었다.
본 연구계획은 전북대학교 생명윤리심의위원회의 승인(JBNU 2022-06-034)을 획득하였다.
3. 변수의 정의
NHIS-HEALS의 보험 자격 및 건강검진 데이터베이스에 포함된 137개 변수 중 연령, 성별, 체질량지수(BMI), 혈압, 총콜레스테롤, 식전 혈당, 헤모글로빈, 감마글루타밀전이효소(GGT), AST, ALT, 사회경제적 수준(0–2분위[낮음], 3–8분위[중간], 9–10분위[높음]), 신체 활동(운동 없음, 운동 있음 [주 1회 이상]), 흡연(비흡연자, 전 흡연자, 현재 흡연자 <10 pack-years[약], 10–19 pack-years[중], ≥20 pack-years [강]), 음주(비음주, 1–14g/일[약], 15–48g/일[중], ≥49g/일[강]), 병력 (결핵, 간염, 간질환, 고혈압, 심장질환, 뇌졸중, 당뇨병, 암)을 평가하였다. 병력은 의사의 진단을 사용하거나 복용 중인 약물을 기반으로 정의되었고, 혈청 총콜레스테롤, 식전 혈당, GGT, AST 및 ALT 수준은 최소 8시간의 금식 후에 측정되었다. 위험 추정치의 신뢰성과 국제 비교 가능성을 보장하기 위해 대부분의 교란 변수를 국제 권고 또는 이전 연구에서 사용된 범주를 기준으로 분류하였고, 총콜레스테롤, 식전 혈당, GGT, AST 및 ALT 수치와 같은 기초 생화학적 데이터는 연속 값을 적용하였다.
4. 통계분석
분석에 이용된 변수들의 값은 연속형 변수의 경우 평균과 표준 편차로, 범주형 변수는 대상예의수와 백분율(%)로 표기 하였다. 혈청 AST/ALT 비는 Akaike 모형 간 비교지수를 기반으로16), 오분위군(Q1– Q5)으로 분류하였다.
AST/ALT 비가 가장 낮은 제1오분위수(Q1)를 기준으로 각 오분위수(Q2~Q5)의 전체원인, 전체암 및 두경부암에 의한 사망위험비(hazard ratio, HR)와 95% 신뢰 구간(confidence intervals, CI)을 추정하기 위해, 연령, 성별, 사회경제적 수준, 생활방식 및 생화학적 건강검진 데이터 등의 교란 변수를 조정한 후 단계적 콕스 비례 위험 회귀분석을 수행하였으며, 유의 기준은 0.05로 설정하였다.
민감도 분석을 위해 코호트 개시 후 5년 이내에 사망한 연구대상들을 제외한 후 재평가하였으며, 기저조사 혈청 AST/ALT 비 오분위군의 장기적인 변화를 평가하기 위해 추적 관찰 중 2년마다 지속적으로 건강검진에 참여한 피험자들의 AST/ALT 비를 평가하였다.
모든 통계 분석은 SAS 버전 9.4(SAS Institute Inc.)를 사용하여 수행되었다.
Ⅲ. RESULTS
1. 혈청 AST/ALT 비 오분위수에 따른 기저조사 특성
연구모집단을 기저조사(2002~2003년 건강검진 자료) 혈청 AST/ALT 비를 기준으로 오분위로 그룹화하고, 신체계측, 사회인구학적요인, 생화학적 데이터 및 병력에 대해 분석하였다. 그 결과, 인구통계학적 기준 특성에서, 오분위수가 높아짐에 따라 평균 연령이 높아지고 여성의 비율이 높아지는 소견을 보였다. 반면에 BMI, 혈압, 총콜레스테롤, 식전 혈당, 헤모 글로빈, 상위 사회경제적 계층, 신체 활동, 흡연 습관은 오분 위수가 높아짐에 따라 감소하였다. 기타, 결핵과 암 병력은 오분위수가 높아짐에 따라 비율이 높아지고, 고혈압과 당뇨 병력은 비율이 낮아지는 소견을 보였다(Table 1).
2. 혈청 AST/ALT 비 오분위수와 전체원인, 전체암, 두경부암 사망위험과의 연관성
기저조사 혈청 AST/ALT 비 오분위수와 전체원인, 전체암, 두경부암 사망위험 비율에 대한 분석 결과, 전체원인의 사망위험비는 제1오분위수(Q1)에 비해 Q2-Q5의 경우 1.05(1.01–1.09), 1.03(0.99–1.07), 1.09(1.05–1.13), 1.28(1.23–1.32)로 AST/ALT 비가 높은 군들의 사망위험이 높았으며, 특히, Q5에서 가장 높은 소견을 보였다. 전체암의 사망위험비는 Q1 대비 Q2-Q5 범주의 경우 1.07(1.01–1.14), 1.07(1.01–1.14), 1.12(1.06– 1.19), 1.26(1.18–1.33)로 전체원인의 사망위험비와 유사한 소견을 보였다. 두경부암의 사망위험비는 Q1 대비 Q2-Q4의 경우 유의한 소견을 보이지 않았으나, Q5의 경우 1.60(1.10– 2.34)로 유의하게 높은 사망위험비를 보였다. 남녀를 구분한 성별 분석에서, 남자의 경우 전체 연구대상에 대한 분석과 유사한 소견을 보였으며, 여자의 경우 전체원인 사망위험비에서만 Q1 대비 Q5에서 1.60(1.10–2.34)로 유의하게 높은 소견을 보였다(Table 2).
3. 추적 관찰 개시 5년 이내 사망자를 제외한 연구대상에서의 혈청 AST/ALT 비와 전체원인, 전체암, 두경부암 사망 위험과의 연관성
혈청 AST/ALT 비에 대한 전체원인, 전체암, 두경부암 사망에 기인한 역인과성의 영향을 최소화하기 위해, 등록 후 처음 5년 이내에 전체원인, 전체암, 두경부암으로 사망한 연구대상을 제외하고 콕스 비례 위험 회귀분석을 시행하였다. 전체원인, 전체암, 두경부암에 의한 사망위험비는 Table 2의 전체 추적기간에 대한 분석과 유사한 소견을 보여, 전체원인, 전체 암, 두경부암 사망위험비 모두 Q5군에서 유의하게 높았다. 남녀를 구분한 성별 분석에서, 남자의 경우 전체 연구대상에 대한 분석과 유사하게 오분위수가 높아질수록 사망위험 비율이 높아지는 소견을 보였고, 여자의 경우 전체원인의 Q5군에서 만 1.12(1.06–1.19)로 높은 사망위험 비율을 보였다.
4. 혈청 AST/ALT 비의 종단 분석
연구대상 중 2년마다 제공되는 건강검진에 지속적으로 참여한 사람을 추가로 분류하였다(n = 83,172). 기저조사 혈청 AST/ALT ratio 수치의 오분위수 평균값의 종단적 변화는 Figure 1과 같이 선형 회귀 p-값으로 표기되었으며, 선형 추세에 대한 모든 p-값은 <0.001이었다. 이러한 추세는 전체 연구 모집단(Figure 1A)과 성별에 따른 남성과 여성 모두 12년 동안 일정하게 유지되었다(Figure 1B, C).
Ⅳ. DISCUSSION
본 연구는 NHIS-HEALS를 이용한 후향적 코호트 연구로, 높은 AST/ALT 비율이 전체원인, 전체암 및 두경부암 사망률의 위험 증가와 관련이 있음을 보였다. 입원 및 건강검진 시 일상적으로 수행되는 혈액검사인 AST와 ALT는 간 질환을 진단하는 중요한 효소로 활용되고 있으나, 최근에는 이런 효소들이 전체 사망, 또는 특정 질환의 사망과 관련성이 높은 것으로 보고되고 있다10,12). 이러한 예측변수로서 AST 또는 ALT의 단일 측정값은 만성 간염, 심장 질환, 신장 기능 장애, 약물 등 많은 요인들에 의해 영향을 받아 불안정하나, AST/ALT 비율의 조합은 다른 요인들의 영향을 상쇄하여 좀 더 안정적인 변수로 간주된다17).
본 연구의 기저조사 혈청 내 AST/ALT 오분위군 분류에서 AST/ALT 비율이 가장 낮은 Q1군과 비교하여 AST/ALT 비율이 높은 경우 전체 참여자와 남성의 전체원인, 전체암 및 두경 부암 사망률의 위험비는 높아지는 경향을 보였으며, 이러한 경향은 AST/ALT 비율이 가장 높은 Q5군에서 특히 뚜렷하였다. 여자의 경우, 전체사망 사망률의 위험비가 AST/ALT 비율이 가장 높은 Q5군에서만 유의하게 높았으며, 그 외에는 통계적 유의성이 없었다. 본 연구에서 AST/ALT 비율이 높아질수록 평균연령이 증가하는 소견을 고려할 때, AST/ALT 비율 상승에 따른 전체원인, 전체암 및 두경부암의 사망위험 증가는 증령(aging)과 연관되고, 동물 모델에서 AST/ALT 비율이 높은 생쥐의 산소 운반 능력이 감소하고, 산화 스트레스 지표도 증가하므로18), 산화 스트레스를 통한 사망 기전도 추정할 수 있다. 암과 관련된 AST/ALT 비율의 연관성을 뒷받침하는 기전은 종양 세포에서의 Warburg 효과와 관련하여 AST가 호기성 해당작용에 중요하므로, 빠르게 성장하는 암 조직이나 정상 조직 손상과 같은 병리학적 상태에서 ALT보다 AST의 활성이 더 높아 AST/ALT 비율이 높아지는 것이 연관된 것으로 여겨진다19). AST/ALT 비율과 연관된 전체원인, 전체암 및 두경부암의 사망위험비가 남녀 간에 다른 이유는 성호르몬의 영향, 오분위 기준의 차이 및 생활방식에 대한 반응의 차이 등을 반영할 수 있다.
본 연구에서 AST/ALT 비율과 연관될 수 있는 인구사회학적 요인, 생활 방식, 병력 등 기본 특성을 비교한 결과, AST/ALT 비율의 증가에 따라 분위수가 높아질수록 평균 연령과 여성의 비율은 높아지고, BMI, 혈압, 총콜레스테롤, 식전 혈당, 헤모글로빈, 상위 사회경제적 계층, 신체 활동, 흡연 습관 비율은 점진적으로 감소하였다. 기타, 과거 병력의 경우 결핵과 암 병력 비율은 단계적으로 높아지고, 고혈압과 당뇨 병력의 비율은 점차 낮아졌다. 이러한 소견은 Chen 등의 연구 결과와 유사하며20), 흥미로운 소견은 이러한 교란요인들을 조정한 후에도 AST/ALT 비율의 상승이 전체원인, 전체암 및 두 경부암 사망률의 위험 증가와 유의한 연관성을 보였다는 것이다. 따라서 분석에 적용된 기본 특성들은 AST/ALT 비율을 낮추어 전체원인, 전체암 또는 두경부암과 관련된 생존율을 높이고 예후를 평가하기 위한 연구의 기초가 될 수 있다.
본 연구는 민감도 분석으로 코호트 개시 시점의 기저 질환에 의해 AST/ALT 비율이 역원인편향(reverse-causation bias)될 가능성을 제한하기 위해, 코호트 개시 후 5년 이내에 사망자를 제외하고 콕스 회귀분석을 시행하였다. 그 결과, 전체원인과 전체암에 의한 사망위험비는 거의 동일한 결과를 보였으며, 두경부암의 사망위험비도 통계적 유의성은 없었으나 유사한 결과를 보였다. 이러한 결과는 높은 AST/ALT 비율이 전체 원인, 전체암, 남자에서의 두경부암에 대한 사망위험에 대해 독립적이고 인과적인 역할을 한다는 것을 나타낸다. 그러나 정확한 기전과 임상적 적용을 밝히기 위해서는 추가적인 전향적 연구가 필요하다.
본 연구에서 AST/ALT 비율의 종단적 변화를 조사하기 위해 단계적 선형 회귀분석을 시행한 결과, 전체 참여자의 기저 조사 혈청 AST/ALT 비의 오분위 분류는 모든 평균값이 통계적으로 유의한 선형 경향을 나타냈다. 오분위 분류 중 Q1~Q3 는 일정하거나 약간 상승하는 추세를 보였고, Q4와 Q5는 2004~2005의 기간 동안 하락한 후 일정하게 유지되는 소견을 보였다. 혈청 AST/ALT 비는 유전적, 생리학적 및 병리학적 요인에 의해 영향을 받는 복합적 변수로21), AST/ALT 비의 종단적 추세는 유전적 요인 외에 노화로 인한 생리적 변화, 흡연, 음주 등 건강 행동 패턴 및 다양한 인체 질환의 여부를 반영할 수 있다. 본 연구에서 기저조사 혈청 AST/ALT 비의 오분위수 평균값이 연령, 사회인구학적 요인, 생화학적 데이터, 병력 등의 교란요인들을 보정한 이후에도 비교적 일정하게 유지되는 것을 고려할 때, 이러한 선형 종단 추세는 환경적 요인보다는 유전적 영향을 받을 가능성이 높다고 여겨진다.
본 연구는 몇 가지 한계점을 가진다. 첫째, 국민건강보험공단이 제공하는 2년에 1회의 건강검진을 받은 대상자만을 포함하므로, 연구대상자들은 건강검진을 받지 않은 사람들에 비해 건강에 대한 관심이 크고, 건강관리에 더 충실하여 선택 편견을 가져올 수 있다. 둘째, 본 연구에 적용된 혈액 내 간 효소 측정은 품질 기준을 충족하는 지정된 건강관리기관에서 수행 되었지만, 서로 다른 실험실에서 행해진 분석으로 인해 잠재적인 정보 편향이 초래될 수 있다. 셋째, 흡연, 음주, 신체활동 등 병력 및 생활습관에 대한 정보는 자기보고 자료이므로 제한적이며, 측정되지 않은 교란 요인으로 인한 잔류 교란의 가능성이 있다. 넷째, 사망원인의 분류는 사망진단서를 기반으로 하였으므로 오분류의 가능성을 포함한다.
그럼에도 본 연구는 몇 가지 강점을 가진다. 첫째, 이전의 유사한 연구에 비해 표본의 크기(n=481,414)가 크고, 연령, BMI, 흡연 여부, 음주 여부, 사회경제적 계층 등 다양한 요소를 포함함으로써 다양한 변수에 대한 보정을 통해 더 의미 있는 분석이 가능하였다. 둘째, 통계청에서 제공하는 국가 데이터베이스의 사망날짜와 원인을 활용함으로써 사망원인 분류의 정확도가 높다22). 셋째, 기저조사 시점을 기준으로 5년 내에 사망한 참가자를 제외하여 역원인편향의 가능성을 제한하였다.
Ⅴ. CONCLUSION
본 연구에서 혈청 AST/ALT 비율의 증가는 전체원인, 전체 암 및 두경부암의 사망위험과 연관된 독립적 요인임을 보였으며, 특히, 이는 전체 참여자와 남자에서 뚜렷하였다. 따라서 임상 치료 전 또는 건강검진 시 일상적으로 측정되는 혈청 AST/ALT 비율은 사망위험 예측을 위한 중요한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
