당화측정의 한 방법인 당화혈색소(HbA1c)검사와 그 활용

당화를 측정할 수 있는 방법

1. 당화혈색소(HbA1c, glycated hemoglobin, hemoglobin A1C) 검사

체내의 당화 수준을 알아보는 가장 대중적이고 보편적으로 사용되는 검사 방법이다. 정기적으로 하는 건강검진 시에 추가하여 받을 수 있다. 이 검사는 혈색소 중에서 당화된 즉 포도당과 결합된 비율을 측정한다. 높은 수치는 평균적으로 높은 혈당 농도를 의미한다.

 

혈색소가 당화 되면 그 상태로 남아있게 되는데, 이는 혈색소를 운반하는 적혈구가 수명을 다하고 사멸할 때까지 지속된다. 일반적으로 적혈구는 순환 중에서 약 120일 동안 수명을 가지고 고 이 기간 동안 당화된 혈색소(HbA1c) 분자를 측정하여 해당 기간 동안의 평균 혈당 수준을 추정할 수 있다. HbA1c 측정은 해당 적혈구의 수명 동안 발생한 누적된 당화를 반영하는데, 새로운 적혈구가 지속적으로 생성되고 오래된 적혈구가 순환에서 제거되는 동안, HbA1c 수준은 대략 2-3개월 정도의 시간 동안 최근의 평균 혈당 조절 변화를 반영할 것이라는 것이다.

 

참고로, HbA1c 수치가 5.7% 미만이면 정상범위로, 5.7~6.4%이면 당뇨병 전단계로 간주되며, HbA1c 수치가 6.5% 이상인 경우 당뇨병으로 진단할 수 있다고 알려져 있다. [1] 

 

Mayo Clinic에서는 당화혈색소 검사 결과의 비율과 일반적으로 그에  상응하는 혈당수치를 아래표와 같이 제시했다. [2]

당화혈색소 수치에 해당하는 혈당수치

 

2. 당화 알부민(Glycated albumin)

혈색소(헤모글로빈) 대사에 영향을 줄 수 있는 상황, 즉 용혈성 빈혈, 이차성 빈혈 또는 철결핍성 빈혈, 혈색소병, 임신 및 요독증과 같은 경우에는 HbA1c 측정 결과가 잘못 해석될 소지가  있다. [3] 이럴 경우, 당화 알부민은 이런 상황들에 전혀 영향을 받지 않기 때문에 이 검사를 대체할 수 있다. HbA1c 가 2~3개월간의 평균혈당 수치를 보여주는 데 반해 본 검사는 최근 2~4주 단기간의 혈당 수치를 평가하여 더 신뢰할 수 있는 지료가 될 가능성이 있다. 그러나 이 검사 역시 알부민 대사에 영향을 주는 질환 즉, 만성 간염이나 간경화가 있는 경우에는 간이 알부민을 합성하므로 그 수치를 신뢰하기 힘들다.

 

3. 피부 형광 측정 기술

AGEs 중에는 생성 중 특정 화학적 변화를 거침으로 인해 자체적으로 형광을 발할 수 있는 것들이 있는데 이를 이용해 피부에 특정한 파장의 빛을 쬐어 여기에 반응하는 피부형광 AGEs를 측정하는 방법이다. 300~400nm 사이의 광을 피부 속의 투과시켜 최종당화산물을 활성화시킨 후 형광 값을 측정해 수치화하는 기술이다. AGE Reader(네덜란드)와 SCOUT DS SF 분광계(미국)의 두 가지 장치가 개발되어 있다. 두 장치 모두 피부 내 AGEs축적을 측정하지만 측정기술은 차이가 다르다고 한다. [4]

 

HbA1c 수치를 활용한 몇 가지 연구결과

1. HbA1c 수치와 사망률과의 관계

45~79세의 성인남자 4662명을 대상으로 수년간 당화혈색소(HbA1c)와 사망률과의 관계를 추적 조사한 연구[5]가 있다.  이 연구에 따르면,  당뇨병을 앓고 있는 남성이 그렇지 않은 남성보다 심혈관 질환, 허혈성 질환은 물론 모든 원인에 의한 사망의 위험이 증가한 것으로 나타났다. 이는 주로 당화혈색소로 설명이 가능한데, 당화혈색소의 농도가 5% 미만인 사람들이 가장 낮은 사망률을 보였다. HbA1c의 농도가 1% 증가할 때 사망 위험은 연령, 혈압, 혈청 콜레스테롤, 체질량 지수 및 흡연 습관과 독립적으로 28% 증가했다는 결과는 상당히 놀랍다. 결과적으로, 본 연구는 생활습관의 변화를 통해 HbA1c 수치를 낮추는 노력이 일반 인구에서 사망 위험을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다고 강조하고 있다.

 

그 밖에도, 46개의 발표된 논물들을 기반으로 메타 분석한 한 연구[6]에 따르면, 당뇨병 환자와 당뇨병이 없는 인구 모두에서 HbA1c 수치가 각각 8.0%와 6.0%를 초과하면 모든 원인으로 인한 사망(all-cause mortality) 위험이 증가하는 것으로 나타났다. HbA1c는 당뇨병 환자와 비 당뇨인 모두에서 모든 원인으로 인한 사망과 심혈관 사망과 가장 관련있는 것으로 믿어지는 위험요소이다. 본 연구는 이러한 사망률을 낮추기 위한 최적의 HbA1c 수준으로 당뇨병 환자의 경우 6.0~8.0%, 당뇨병이 없는 사람의 경우 5.0~6.0% 범위를 설정했다

 

2. HbA1c 수치와 알츠하이머병의 관계

1,342명의 노인을 대상으로 치매와 알츠하이머병 치매의 연관관계를 분석한 한 연구[7]에 따르면, HbA1c 수준이 6.5% 이하인 경우, 발병 위험이 2.8배 증가했고, HbA1c 수치가 7% 이상인 경우 치매는 5배, 알치하이머병치매는 4.7배 증가한 것으로 나타났다. HbA1c 가 높을수록 노인 인구에서 각종 치매의 위험이 증가함을 보여준 결과이다.

 

577,592명의 당뇨병 환자(99% 2형 당뇨병환자)를 대상으로 한 5개의 연구를 대상으로 평균 6년여의 추적 기간을 가지고 메타분석을 한 연구[8] 역시, 당뇨병 환자에서 HbA1c의 변동성이 높을수록 치매 발병률이 높아진다는 결론을 내렸다. 이 가간동안 31,963명의 환자들이 새로이 치매진단을 받았다. 

 

3. HbA1c와 신부전증과의 관계

스페인 남부의 성인 2,270명을 무작위 표본으로 삼아 HbA1c와 만성신부전증 및 심혈관 질환 사이의 연관성을 평가한 연구가 있다. 당뇨병을 앓고 있는 환자는 만성 신부전증이나 심혈관 질환에  걸릴 확률이 2배로 높으며, 당뇨병이 있는지와 관계없이,  HbA1c 수치가 1% 증가하면 이 둘의 발생률이 30%에서 40% 증가하는 것으로 나타났다고 발표했다. [9]

 

4. HbA1c와 피부의 관계

AGEs의 축적은 특히 수명이 긴 단백질과 펩타이드에서 부정적인 영향을 미칠 수 있는데, 이는 AGEs가 세포 표면의 수용체와 상호 작용하여 단백질의 구조와 기능을 변화시킴으로써 일어나는 산화 스트레스와 염증과 관련이 있다

 

수명이 긴 단백질(Long-lived proteins)은 다른 단백질에 비해 체내에서 더 오래 지속되거나 반감기가 긴 단백질을 의미하는데,  이러한 단백질들은 일반적으로 세포의 완전 무결성을 유지하고 필수적인 기능을 오랜 기간 동안 수행하는 구조적이고 기능적인 단백질들이다. 대표적인 예로는 콜라겐이 있다. 콜라겐은 피부, 힘줄, 뼈 등의 조직에 강도와 구조를 제공하며 수년에 걸쳐 지속된다. 마찬가지로, 대사 과정에 관여하는 효소들과 머리카락과 손톱에 있는 케라틴과 같은 구조적인 단백질도 몇 달에서 몇 년간 지속될 수 있다.

 

이러한 단백질들에 AGEs이 쌓이면 그 구조와 기능에 변화가 생겨 AGEs와 관련된 병리현상을 초래할 수 있습니다. 피부 매트릭스와 같은 수명이 긴 단백질도 이러한 변형에  매우 취약하여 이로 인해 피부 조직이 더 경직되고, 탄력은 감소되며 자외선(UVR)으로 인한 활성 산소종(ROS)이 증가될 수 있다. [10]

 

좀 더 나아가, 자외선에 만성적으로 노출되면 AGEs형성이 촉진되는 연구 결과는 많이 나와있다. 다만, 변형에 취약한 수명이 긴 단백질이 포함되어 있는 진피와 달리 피부 표피는 단백질 순환이 훨씬 빠르고, 지속적으로 재생되기 때문에 변형된 단백질이 세포가 교체되면서 없어진다는 차이는 있다.

 

피부노화와 관련한 연구보고서를 살펴보자. 신체를 노화시키는 메커니즘의 하나로 당화 반응을 지적하며, AGEs의 출현을 피부 노화의 한 원인이라고 지적했다. 자연적인 노화의 과정에서도 그리고 건강한  피부에서도 AGEs가 축적되기는 하지만, 자외선에 노출된 피부에는 AGEs의 축적이 훨씬 심화된다는 연구결과를 다수 찾아볼 수 있다. [11]

 

 

우리 체내에 최종당화산물이 어느 정도 축적되었는지를 측정할 수 있는 방법들을 알아보았고, 가장 쉽게 접근할 수 있는 당화혈색소검사를 통해 습득한 평균당화수치(HbA1c)를 활용하여 당화로 인해 발생할 수 있는 주요 질병들과의 관계를 추정가능하게 해주는 연구들도 살펴보았다.

 

[참고자료]

[1] Hemoglobin A1C

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK549816/

 

[2] Mayo Clinic A1C test

https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/a1c-test/about/pac-20384643

 

[3] Glycated albumin: a potential biomarker in diabetes

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10118799/

 

[4] Skin fluorescence as a clinical tool for non-invasive assessment of advanced glycation and long-term complications of diabetes

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4975757/

 

[5] Glycated haemoglobin, diabetes, and mortality in men in Norfolk cohort of European Prospective Investigation of Cancer and Nutrition (EPIC-Norfolk)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC26599/

 

[6] Glycated haemoglobin A1c as a risk factor of cardiovascular outcomes and all-cause mortality in diabetic and non-diabetic populations: a systematic review and meta-analysis

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28760792/

 

[7] Elevated HbA1c is associated with increased risk of incident dementia in primary care patients

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25524954/

 

[8] HbA1c Variability and the Risk of Dementia in Patients with Diabetes: A Meta-Analysis

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35685543/

 

[9] Association of HbA1c and cardiovascular and renal disease in an adult Mediterranean population

https://bmcnephrol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2369-14-151

 

[10] Advanced glycation end products in skin ageing and photoageing: what are the implications for epidermal function?

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/exd.13076

 

[11] Expression of Advanced Glycation End-Products on SunExposed and Non-Exposed Cutaneous Sites during the Ageing Process in Humans

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3792075/pdf/pone.0075003.pdf