페닐케톤뇨증(PKU) – 단백질을 소화하지 못하는 희귀 질환

서론: 페닐케톤뇨증이란 무엇인가?

페닐케톤뇨증(Phenylketonuria, PKU)은 유전적 결함으로 인해 단백질을 분해하는 특정 효소가 부족하여 체내에 독성 물질이 축적되는 희귀 유전 질환이다. 이 질병은 페닐알라닌 하이드록실레이스(Phenylalanine Hydroxylase, PAH) 효소의 결핍으로 인해 발생하며, 단백질을 포함한 음식 섭취 시 체내에서 정상적으로 대사되지 못한 페닐알라닌이 뇌와 신경계에 축적되어 심각한 인지 및 신경 발달 장애를 초래할 수 있다.

PKU는 전 세계적으로 신생아 10,000~15,000명 중 1명꼴로 발생하는 희귀 질환이며, 특히 유럽, 미국, 터키, 아일랜드, 중국 일부 지역에서 발병률이 상대적으로 높다. 한국에서는 신생아 100,000명당 약 1~2명의 빈도로 발생하며, 출생 직후 신생아 선별검사를 통해 조기에 발견할 수 있다.

오늘은 페닐케톤뇨증의 원인, 주요 증상, 진단 방법, 치료법, 그리고 식이 조절 전략에 대해 전문적으로 분석해보겠다.

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1. 페닐케톤뇨증의 원인 – 왜 발생하는가?

페닐케톤뇨증은 PAH 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 상염색체 열성 유전 질환이다.

🔹 1) 페닐알라닌 대사 과정과 효소 결핍

• 페닐알라닌(Phenylalanine, Phe)은 단백질을 구성하는 필수 아미노산으로, 육류, 생선, 계란, 우유, 콩 등의 단백질이 풍부한 음식에 포함되어 있다.
• 정상적인 경우, 간에서 페닐알라닌이 PAH 효소의 작용을 받아 티로신(Tyrosine)으로 변환되며, 이후 도파민(Dopamine), 노르에피네프린(Norepinephrine), 멜라닌(Melanin) 등의 중요한 생체 물질로 전환된다.
• 그러나 PKU 환자는 PAH 효소가 부족하거나 기능이 저하되어 페닐알라닌이 분해되지 않고 체내에 축적되면서 독성을 띠게 된다.

🔹 2) PAH 유전자의 돌연변이와 유전 방식

• PKU는 PAH 유전자의 돌연변이에 의해 발생하며, 부모로부터 각각 변이된 유전자를 한 개씩 물려받을 때 발병하는 상염색체 열성 유전 질환이다.
• 부모 중 한 명만 돌연변이 유전자를 가질 경우 PKU를 앓지 않지만, 보인자(Carrier)로서 다음 세대에 유전될 가능성이 있다.
• 현재 PAH 유전자에서 500개 이상의 돌연변이가 확인되었으며, 돌연변이 유형에 따라 질병의 중증도가 달라질 수 있다.

이처럼 페닐케톤뇨증은 단순한 소화 장애가 아니라, 체내 특정 효소가 결핍되어 아미노산 대사에 영향을 미치는 유전 질환이다.

 

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2. 페닐케톤뇨증의 주요 증상 – 어떻게 진행되는가?

PKU는 출생 직후에는 증상이 없지만, 치료하지 않을 경우 생후 몇 개월 내에 신경계 손상이 진행되면서 다양한 신체적·인지적 증상이 나타날 수 있다.

🔹 1) 초기 증상(생후 3~6개월 내)

✅ 성장 및 발달 지연(Developmental Delay) → PKU 환아는 생후 3~6개월경부터 운동 발달(예: 뒤집기, 앉기, 걷기)이 늦어지는 경향이 있음.
✅ 심한 구토(Severe Vomiting) → 신생아기부터 지속적인 구토 증상이 나타날 수 있음.
✅ 특이한 체취(Musty Odor, 곰팡이 냄새) → 소변, 땀, 호흡에서 곰팡이 냄새가 날 수 있음.

🔹 2) 신경계 및 인지 기능 저하(1~2세 이후 발병 가능)

✅ 심한 지적 장애(Severe Intellectual Disability) → 치료하지 않으면 평균 IQ 30~50 수준으로 낮아질 가능성이 있음.
✅ 행동 장애(Behavioral Issues) → ADHD, 자폐 스펙트럼 장애(ASD)와 유사한 증상이 나타날 수 있음.
✅ 발작(Seizures, 간질) → 페닐알라닌 독성으로 인해 뇌전증 발작이 유발될 수 있음.

🔹 3) 피부, 머리카락, 눈 색깔 변화

✅ 멜라닌 부족으로 인해 피부가 창백하고 머리카락이 연한 색(금발)으로 변할 가능성.
✅ 눈 색깔이 푸른색 또는 녹색으로 연해질 가능성이 있음.

🔹 4) 성인 환자의 증상

✅ 집중력 저하 및 기억력 감퇴 → 성인 환자의 경우 제대로 치료받지 않으면 기억력 감퇴 및 학습 장애가 발생할 수 있음.
✅ 우울증 및 불안 장애 → 페닐알라닌 대사 장애는 신경전달물질 부족을 유발하여 우울증 및 감정 기복을 초래할 수 있음.

이처럼 PKU는 신경계 및 대사 장애를 유발하는 심각한 질환이지만, 조기 진단과 철저한 식이 조절을 통해 정상적인 생활이 가능하다.

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3. 페닐케톤뇨증의 진단 – 어떻게 판별할 수 있을까?

✅ 신생아 선별 검사(Neonatal Screening Test) → 출생 후 48시간 이내 발뒤꿈치 혈액 검사 시행.
✅ 혈중 페닐알라닌 검사(Blood Phenylalanine Test) → 정상 수치는 2mg/dL 이하, PKU 환자는 6mg/dL 이상.
✅ 유전자 검사(Genetic Testing) → PAH 유전자의 돌연변이 확인 가능.
✅ 뇌 MRI 및 신경 발달 검사 → 뇌 백질 이상(White Matter Abnormalities) 확인 가능.

이처럼 PKU는 조기 진단이 중요하며, 신생아 선별검사를 통해 대부분의 국가에서 출생 직후 감별할 수 있다.

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4. 페닐케톤뇨증의 치료 – 어떻게 관리할 수 있을까?

✅ 페닐알라닌 제한 식단 유지(Phenylalanine-Restricted Diet) → 육류, 생선, 우유, 계란 등 고단백 식품 섭취 제한.
✅ 특수 단백질 대체식(Formula) → 페닐알라닌이 제거된 특수 영양제 섭취 필요.
✅ 쿠바노(Cubano) 및 사프로테라핀(Sapropterin) 약물 치료 → 특정 돌연변이를 가진 PKU 환자에서 효과적.
✅ 진행 중인 유전자 치료 연구 → 미래 치료법으로 기대.

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결론: 페닐케톤뇨증과 함께 살아가기

페닐케톤뇨증은 단백질 대사 장애를 유발하는 희귀 유전 질환이지만, 조기 진단과 철저한 식이 조절을 통해 정상적인 삶을 유지할 수 있다.

식단 관리와 정기적인 혈액 검사를 통해 페닐알라닌 수치를 유지하는 것이 PKU 치료의 핵심이며, 미래에는 유전자 치료를 통한 완치 가능성도 기대할 수 있다.