질병관리청(청장 임승관)과 국립보건연구원(원장 남재환)은 소아기 알레르겐 감작 패턴을 분석한 결과, 여러 알레르기 항원에 동시에 반응하는 ‘다중 감작’ 아동에서 알레르기 질환 위험이 높고, 비타민D 대사 이상 및 산화스트레스와 연관된 면역학적 특성이 확인됐다고 밝혔다.
알레르기질환은 전 세계적으로 증가하는 대표적인 만성질환으로, 소아기에 형성되는 알레르겐 감작은 이후 알레르기 비염, 천식, 아토피피부염 등 다양한 면역질환 발생과 밀접한 관련이 있다. 특히 여러 항원에 동시에 반응하는 다중 감작의 경우 질환 발생 위험이 더 높은 것으로 알려져 있지만, 감작 패턴별 생물학적 기전은 충분히 규명되지 않은 상황이다.
이에 연구진은 국내 일반 인구 기반 출생코호트인 COCOA를 활용해 아동기 알레르겐 감작 패턴을 분류하고, 단백질체와 대사체를 통합 분석하는 다중오믹스 기법을 적용해 생물학적 특성을 규명했다.
연구는 COCOA 코호트 참여 아동 중 3세, 7세, 9세에 피부단자시험을 반복 시행한 322명을 대상으로 진행됐다. 집먼지진드기, 꽃가루, 반려동물 등 주요 흡입 알레르겐에 대한 감작 여부를 기반으로 군집 기반 다중 궤적모형을 적용한 결과, 소아의 감작 양상은 ▲집먼지진드기 중심 감작군(158명) ▲꽃가루 감작군(38명) ▲다중 알레르겐 감작군(126명) 등 세 가지 유형으로 구분됐다.
이 가운데 다중 감작군은 알레르기 비염, 천식, 아토피피부염 등 알레르기 동반질환 발생이 통계적으로 유의하게 높은 경향(p<0.001)을 보였다.
또한 7세 아동 57명을 대상으로 수행한 다중오믹스 분석에서는 감작 패턴과 생물학적 특성에 따라 세 개의 군집(cluster)이 도출됐다. 특히 다중 감작 아동이 다수 포함된 군집에서는 총 IgE와 호산구 수치가 상대적으로 높았고, 혈소판 수치(1세, 3세)와 면역 관련 사이토카인인 IL-2(7세) 등에서도 유의한 차이가 나타났다.
이와 함께 KEAP1-NFE2L2 경로와 관련된 산화스트레스 단백질 발현이 증가한 것으로 확인되며, 다중 감작 아동에서 면역 염증 반응과 산화스트레스가 함께 활성화되는 특징이 관찰됐다.
비타민D 대사와의 연관성도 확인됐다. 비활성형 비타민D 대사체(trihydroxyvitamin D)는 총 IgE 및 염증성 사이토카인과 관련성을 보였으며, 특정 대사체는 6세 IgE 및 7세 IL-17A와 유의한 양의 연관성을 나타냈다. 반면 출생 시 제대혈 비타민D 농도는 이후 비활성형 비타민D 대사체 수준과 음의 상관관계를 보여, 초기 비타민D 상태가 이후 면역 반응과 대사 과정에 영향을 미칠 가능성을 시사했다.
연구진은 “아동기 알레르겐 감작은 서로 다른 패턴으로 진행되며, 특히 다중 감작의 경우 알레르기 동반질환 위험이 높다”며 “다중오믹스 통합 분석을 통해 이러한 감작 패턴이 산화스트레스 반응과 비타민D 대사 이상 등 면역학적 특성과 연관될 가능성을 확인했다”고 설명했다.
이번 연구 결과는 소아 알레르기질환의 발생 기전을 보다 정밀하게 이해하고, 향후 예방 및 관리 전략 수립을 위한 과학적 근거로 활용될 것으로 기대된다.
