Zinc supplementation decreases oxidative stress, incidence of infection, and generation of inflammatory cytokines in sickle cell disease patients (2008)

https://doi.org/10.1016/j.trsl.2008.06.001

 

겸형 적혈구 증후군(SCD)은 유전적 혈액 질환으로, 비정상적인 형태의 적혈구가 혈관 내에서 막히거나 파괴되어 심각한 합병증을 초래한다. 이 연구는 아연 보충이 SCD 환자에게 미치는 긍정적인 영향을 다루며, 항산화 및 항염증 특성이 환자의 산화 스트레스, 면역 기능, 감염 위험, 염증 반응 및 혈관 건강을 개선하는지를 평가한다.

 

연구 배경

SCD와 아연 결핍의 관계

• 겸형 적혈구 증후군의 특성

  • 겸형 적혈구는 혈관을 막아 통증, 조직 손상, 심각한 염증 반응을 유발한다.
  • 반복되는 혈관 막힘(혈관 폐쇄)으로 인해 산소와 영양소 전달이 제한되어 조직 손상이 발생한다.

• 아연 결핍 문제

  • SCD 환자의 60~70%가 아연 결핍 상태.
  • 아연 결핍은 면역 기능 약화, 적혈구 생성 감소, 성장 지연 및 산화 스트레스 증가로 이어진다.
  • 혈중 아연은 적혈구의 파괴와 신장의 재흡수 제한으로 인해 쉽게 감소한다(고아연뇨, hyperzincuria).
  • SCD 환자는 일반적인 식단으로 필요한 아연(12mg 이상)을 충분히 섭취하지 못하는 경우가 많다.

 

연구 방법

실험 설계

• 대상: 36명의 SCD 환자(평균 연령 32.9세, 18~47세)
• 실험군 및 대조군
  • 아연 보충 그룹(18명): 하루 25mg 아연을 3회(총 75mg) 3개월간 섭취
  • 위약 그룹(18명): 동일한 형태의 위약 복용
• 측정 항목
  • 혈액 수치(RBC, Hb, Hct)
  • 산화 스트레스 지표(MDA, 8-OHdG)
  • 염증 사이토카인(TNF-α, IL-1β)
  • 혈관 건강 지표(VCAM-1, ICAM-1)
  • 면역 관련 분자(IL-2, IFN-γ)

 

연구 결과

1. 혈액 수치 개선

• 적혈구 및 산소 운반 능력 증가
  • 아연 보충 후 적혈구(RBC), 헤모글로빈(Hb), 헤마토크릿(Hct) 수치가 유의미하게 증가
  • 이는 아연이 적혈구 생성(적혈구형성, erythropoiesis)을 촉진하고 산소 운반 능력을 개선했음을 시사

2. 감염 위험 감소

• 감염률 및 염증성 반응 감소
  • 아연 보충 그룹에서 URI(상기도 감염) 및 전체 감염 발생률이 현저히 감소
  • 위약 그룹은 감염 발생률에 유의미한 변화가 없거나 증가

3. 산화 스트레스 감소

• 산화 스트레스 완화
  • 지질 과산화물(MDA), DNA 손상 지표(8-OHdG) 수치가 아연 보충 그룹에서 유의미하게 감소
  • 이는 아연이 항산화제로 작용하여 활성산소종(ROS) 생성을 억제했음을 나타냄
  • NADPH 산화효소 억제를 통해 산화 스트레스를 완화한 것으로 추정

4. 염증 반응 조절

• 염증성 사이토카인 감소
  • TNF-α와 IL-1β 수치가 아연 보충 그룹에서 감소
  • 위약 그룹에서는 TNF-α와 IL-1β가 증가하거나 변동이 적었음

5. 면역 기능 강화

• Th1 세포 활성화
  • IL-2와 인터페론 감마(IFN-γ)의 생성이 증가
  • 이는 아연 보충이 T 세포 및 면역 반응을 활성화했음을 보여줌
  • IL-2Rα(IL-2 수용체)의 mRNA 발현도 유의미하게 증가

6. 혈관 건강 개선

• 혈관 세포 접착 분자 감소
  • VCAM-1, ICAM-1 수치 감소
  • 이는 혈관 염증 및 혈관 폐쇄 위험이 줄어들었음을 의미

 

 

그래프 설명

1. Plasma Zinc Levels (μg/dL)

   • 아연 보충 그룹에서 혈중 아연 수치가 보충 전보다 유의미하게 증가했음을 보여준다.
   • 위약 그룹에서는 큰 변화가 나타나지 않았다.

2. TNF-α Levels (pg/mL)

   • 아연 보충 그룹에서 TNF-α 수치가 감소했다는 것을 확인할 수 있다.
   • 반대로, 위약 그룹에서는 TNF-α 수치가 감소하지 않고 약간 증가하는 경향이 있었다.

3. IL-2 Levels (pg/mL)

   • 아연 보충 그룹에서 IL-2 수치가 큰 폭으로 증가해 면역 활성화 효과가 있음을 나타낸다.
   • 위약 그룹에서는 IL-2 수치가 오히려 감소했다.

 

결론 및 시사점

결론

• 아연 보충은 겸형 적혈구 증후군(SCD) 환자에게 다음과 같은 이점을 제공한다.
  1. 산화 스트레스 감소.
  2. 염증 반응 억제.
  3. 면역 기능 개선.
  4. 감염 발생률 감소.
  5. 적혈구 생성 및 혈관 건강 개선.

권장 사항

• 하루 75mg 아연 보충이 권장되지만, 장기 복용 시 구리 결핍을 방지하기 위해 하루 2mg의 구리 추가 섭취가 필요하다.
• SCD 환자에게는 아연 보충이 산화 스트레스를 줄이고 염증성 사이토카인을 억제하는 효과적인 관리 옵션이 될 수 있다.

 

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