지난 수십 년간 소아청소년 및 성인 비만의 유병률은 급격히 증가하였으며, 이는 전 세계적인 공중 보건 문제로 대두되고 있다.¹⁾ 소아청소년 비만은 인슐린 저항성, 제2형 당뇨병, 높은 혈압, 이상지질혈증 등과 같은 여러 대사 합병증의 위험 증가와 관련이 있으며, 근골격계 질환, 지방간 등의 질병과의 연관성도 확인된 바 있다.^2-4)

두껍고 거친 피부, 갈색 색소 침착이 특징인 흑색가시세포증은 비만이 동반된 소아청소년에서 관찰되며, 이는 비만으로 인한 인슐린 저항성과 관련이 있고 비만 정도가 심할수록 그 정도가 심하다고 알려져 있다.⁵⁾ 인슐린 저항성은 비만과 관련된 가장 흔한 대사 변화로, 비만과 다른 대사 이상 및 심혈관 합병증 사이의 중요한 연관성을 나타낸다.⁶⁾ 국내에서 2008년에 경기 지역 초등학교 5학년(평균 10.9세)을 대상으로 시행한 조사에서 전체 대상자 중 6.8%, 체질량지수(body mass index, BMI)가 30보다 높은 대상자 중 57.6%에서 흑색가시세포증이 동반됨을 관찰한 바 있다.⁷⁾ 2020년에 6^–17세 비만이 동반된 소아를 대상으로 진행된 국내 연구에서는 51.1%에서 흑색가시세포증이 동반됨이 관찰되었다.⁸⁾ 이처럼 소아청소년에서 비만과 흑색가시세포증은 밀접한 연관성을 가지며, 비만이 동반된 환아 진료 시 흑색가시세포증의 유무 확인은 인슐린 저항성의 간접적 지표로서 그 중요성이 강조된다.

비만이 동반된 소아청소년을 대상으로 한 최근 연구들에서, 성인에서의 비만과 비알콜성 지방간과의 연관성과 마찬가지로 소아청소년 연령대에서도 비만과 간 내 지방 축적의 연관성이 제기되고 있다.⁹⁾ 체내 지방 증가와 이로 인해 증가된 유리지방산이 간으로 유입되어 인슐린 저항성 증가 및 간 지방 축적으로 인한 간지방증을 유발하는 것으로 알려져 있다.¹⁰⁾ 또한 간 내 지방 축적은 비만이나 내장 지방과는 독립적으로 인슐린 저항성과 연관이 있다는 증거가 확인되었다.^11,12)

이처럼 인슐린 저항성과 흑색가시세포증 또는 간 내 지방량과의 연관성에 대한 연구는 이루어져 있지만, 흑색가시세포증 중증도에 따른 간 내 지방량을 비교한 연구는 많지 않으며, 특히 소아청소년에서 진행된 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구는 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)을 활용하여 간 내 지방량을 측정하여 비만한 소아청소년에서 흑색가시세포증의 중증도에 따른 간 내 지방량과의 상관관계를 확인하고자 한다.

1. 연구 대상

본 연구는 2019년 8월부터 2020년 12월 사이 체중 조절 중재 프로그램인 Intervention for Childhood and Adolescents obesity via Activity and Nutrition (ICAAN) 연구에 참여하기 위해 중재 전 검사를 시행한 7^–16세 소아청소년 총 225명의 참가자(평균연령 11.36±1.62세, 남 154명, 여 71명)를 대상으로 진행하였다. 모든 참가자와 1차 보호자는 서면 동의서를 제공했으며, 연구 프로토콜은 임상 심사위원회의 승인(protocol No. HALLYM 2019-04-027-005)을 받았다.

2. 신체 측정

체중과 신장은 가벼운 옷을 입고 맨발 상태로 채혈 이전에 측정하였다. BMI는 체중(kg)을 신장의 제곱(m²)으로 나눈 값으로 계산하였고, BMI z-score는 2017년 대한민국 국민 성장 도표의 연령별, 성별 BMI 점수에 따라 계산하였다.¹³⁾ 허리둘레는 장골능과 최하 늑골 사이에서 줄자를 이용하여 측정하였으며, 엉덩이둘레는 엉덩이의 가장 넓은 부분에서 줄자를 이용하여 측정하였다. 허리둘레를 키로 나누어 허리^–키 비율을 계산하였다. 성 성숙도는 Tanner stage에 따라 판정하였으며 사춘기의 기준은 stage 2 이상으로 정의하였다. 흑색가시세포증 측정은 시진과 촉진을 통해 목과 겨드랑이 주위의 피부가 거칠고, 두꺼우며, 불규칙한 피부 주름과 갈색 색소 침착이 있을 때 진단하였으며, 중증도는 Burke 등¹⁴⁾이 고안한 기준에 의해 경부 병변의 침범 범위 및 크기에 따라 stage 0부터 4까지 구분하였다(Table 1).

Table 1

Scale for acanthosis nigricans in the neck

Severity	Description
0	Absent: not detectable on close inspection.
1	Present: clearly present on close visual inspection, not visible to the casual observer, extent not measurable.
2	Mild: limited to the base of the skull, does not extend to the lateral margins of the neck (usually <7.62 cm in breadth).
3	Moderate: extending to the lateral margins of the neck (posterior border of the sternocleidomastoid) (usually 7.62–15.24 cm), should not be visible when the participant is viewed from the front.
4	Severe: extending anteriorly (>15.24 cm), visible when the participant is viewed from the front.

Data from the article of Burke et al. (Diabetes Care 1999;22:1655-9).¹⁴⁾

3. 혈액 검사

혈액 검사는 최소 10시간 금식 후 정맥혈을 채혈하였다. Aspartate aminotransferase (AST; IU/L), alanine aminotransferase (ALT; IU/L), gamma-glutamyl transferase (γ-GT; IU/L), 공복 혈당(mg/dL)은 hexokinase와 turbidimetric immunoassay를 사용하여 ultraviolet assay (Cobas 8000 C702; Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Germany)로 측정되었다. 혈장 인슐린(μU/mL)은 electrochemiluminescence immunoassay (Cobas 8000 e802; Roche Diagnostics GmbH)로 측정되었으며, 인슐린 저항성 지표인 homeostasis model assessment for insulin resistance (HOMA-IR)은 다음의 식을 이용하여 계산하였다.

HOMA-IR=[공복 혈당(mg/dL)×혈장인슐린(μU/mL)]÷405.

4. 자기공명영상

MRI는 3-Tesla MRI scanner (MAGNETOM Skyra; Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)로 시행되었으며, 참가자들은 천장을 보고 누운 채 약 15초 동안 숨을 참고 진행하였다. 이때 간 내 지방량(%)은 간 실질의 지방 침착 정도를 측정할 수 있으며, 초음파나 제어 감쇠 매개변수에 비해 진단 성능이 우수하고 조직학적 소견과도 잘 일치하는 자기공명영상 유도 양성자 밀도 지방분율(MRI-proton density fat fraction [PDFF])로 측정하였으며, 간 내 지방 5% 이상일 경우를 간지방증으로 정의하였다.¹⁵⁾

복부지방 평가를 위해 이미지 분석 소프트웨어(Slice-O-Matic; Tomovision Inc., Montreal, QC, Canada)를 사용하였으며, 내장지방(cm²)을 정량화하기 위해 L4-L5 level을 중심으로 한 단일 MRI 이미지를 사용하였다. 이때 숙련된 의사가 축 이미지를 내장지방 조직 영역으로 세분화하였다.

5. 통계학적 분석

대상자들의 기본 특성은 남과 여 두 군으로 나누어 연속변수에 대해 t-test를, 이분변수는 Pearson’s chi-square test를 사용하여 두 군을 비교하였다.

임상적 특징의 경우, 흑색가시세포증의 중증도에 따라 세 그룹(acanthosis nigricans [AN] 0, AN1-3, AN4)으로 나누었으며, 연속변수에 대해서는 분산분석(analysis of variance)을, 이분 변수에 대해서는 Pearson’s chi-square test를 사용하여 세 군을 비교하였다.

이때 인슐린, HOMA-IR, AST, ALT 등 정규분포를 하지 않는 모든 연속변수는 로그 변환하여 분석하였다.

유의미할 것으로 생각되는 종속변수와 관련된 공변량을 조정하여 모델 1^–4로 나누었으며, 모델 1은 성별과 나이를, 모델 2는 성별, 나이, BMI z-score를, 모델 3은 성별, 나이, HOMA-IR을, 모델 4는 성별, 나이, 복부내장지방량으로 보정하였다. 이 때 공분산분석(analysis of covariance)을 사용하였으며, 중증도에 따른 결과 변수 평균값의 유의한 경향성을 확인하기 위해 일반 선형 회귀 모델을 시행하였다. 모든 통계분석은 IBM SPSS Statistics for Windows ver. 27.0 (IBM Corp. Armonk, NY, USA)을 이용하였고 통계적 유의 수준은 0.05 미만으로 하였다.

연구에 참여한 총 225명의 참가자(평균 연령 11.36±1.62세, 남: 154명, 여: 71명)에서, 남아가 여아에 비해 허리둘레(cm) (남: 88.61±9.95, 여: 82.38±12.45; P<0.001), 허리^–키 비율(남: 0.56±0.05, 여: 0.53±0.07; P<0.001), AST (IU/L) (남: 30.53±1.68, 여: 22.05±1.61; P<0.001), ALT (IU/L) (남: 35.86±2.17, 여: 20.43±2.09; P<0.001), γ-GT (IU/L) (남: 26.53±1.70, 여: 19.15±1.59; P<0.001)의 평균치가 유의하게 높았다. 간 내 지방축적 비율(%)의 평균은 15.81±11.47 (남: 17.64±11.61, 여: 11.83±10.14; P<0.001)이었고, 복부내장지방량(cm²)의 평균은 61.01±23.00 (남: 64.18±22.88, 여: 54.18±21.91; P=0.002)이었다. 흑색가시세포증의 유무 또는 HOMA-IR에서는 남녀 간 유의한 차이를 보이지는 않았다(남: 5.02±1.82, 여: 4.85±1.85; P=0.697). Tanner stage의 경우 사춘기 전, 후 남녀 간 유의한 차이를 보이지 않았다(Table 2).

Table 2

Baseline characteristics

Variable	Male (n=154)	Female (n=71)	Total (n=225)	P-value
Age (y)	11.33±1.53	11.41±1.83	11.36±1.62	0.745
Height (cm)	156.91±10.92	155.03±9.34	156.31±10.46	0.211
Weight (kg)	71.04±16.94	67.41±16.90	69.89±16.97	0.136
BMI (kg/m2)	28.44±3.61	27.71±4.5	28.21±3.94	0.199
BMI z-score	2.63±0.78	2.66±0.98	2.64±0.85	0.817
Waist circumference (cm)	88.61±9.95	82.38±12.45	86.65±11.16	<0.001
Hip circumference (cm)	98.40±8.60	98.43±11.46	98.41±9.57	0.985
Waist Ht ratio	0.56±0.05	0.53±0.07	0.55±0.06	<0.001
Tanner stage				0.053
Prepuberty (stage 1)	42 (27.3)	11 (15.5)	53 (23.6)
Puberty (≥stage 2)	112 (72.7)	60 (84.5)	172 (76.4)
Acanthosis nigricans				0.612
Grade 0	75 (48.7)	32 (45.1)	107 (47.6)
Grade ≥1	79 (51.3)	39 (54.9)	118 (52.4)
AST (IU/L)	30.53±1.68	22.05±1.61	27.66±1.70	<0.001
ALT (IU/L)	35.86±2.17	20.43±2.09	29.96±2.25	<0.001
γ-GT (IU/L)	26.53±1.70	19.15±1.59	24.05±1.70	<0.001
Glucose (FPG) (mg/dL)	92.48±1.11	92.13±1.14	92.76±1.12	0.814
Insulin (μU/mL)	21.98±1.78	21.33±1.74	21.76±1.77	0.713
HOMA-IR	5.02±1.82	4.85±1.85	4.95±1.82	0.697
Hepatic fat	17.64±11.61	11.83±10.14	15.81±11.47	<0.001
VAT (cm2)	64.18±22.88 (n=153)	54.18±21.91	61.01±23.00	0.002

Values are presented as mean±standard deviation or number (%).

P-values were calculated with independent t-test for continuous variables or Pearson’s chi-square test for discrete variables. Insulin, HOMA-IR, AST and ALT were log transformed because they were not normally distributed.

BMI, body mass index; Waist Ht ratio, waist height ratio; AST, aspartate aminotransferase; ALT, alanine aminotransferase; γ-GTP, γ-glutamyl transpeptidase; FPG, fasting plasma glucose; HOMA-IR, homeostasis model assessment-estimated insulin resistance; VAT, visceral adipose tissue.

흑색가시세포증의 중증도에 따라 나눈 세 그룹 간 임상적 특성의 비교에서 BMI z-score (그룹 1: 2.33±0.76, 그룹 2: 2.81±0.77, 그룹 3: 3.23±0.95; P<0.001), 허리 둘레(cm) (그룹 1: 82.74±10.32, 그룹 2: 88.58±9.80, 그룹 3: 94.92±12.06; P<0.001), 허리^–키 비율(그룹 1: 0.54±0.05, 그룹 2: 0.57±0.05, 그룹 3: 0.59±0.06; P<0.001)에서 세 그룹 간 유의미한 차이를 보였으며, 그룹 3에서 가장 높고, 그룹 1에서 가장 낮았다. 혈액 검사 결과 AST, ALT, 공복 혈당, 혈장 인슐린, HOMA-IR (그룹 1: 3.86±1.72, 그룹 2: 5.83±1.67, 그룹 3: 7.65±1.92; P<0.001)에서 모두 세 그룹 간 유의한 상관관계를 보였으며, 그룹 3에서 가장 높고, 그룹 1에서 가장 낮았다. 간 내 지방량(%) (그룹 1: 13.03±10.16, 그룹 2: 16.72±11.07, 그룹 3: 23.08±13.63; P<0.001) 및 내장지방의 경우에도 세 그룹 간 유의한 차이를 보였으며, 그룹 3으로 갈수록 더 높았다. 그러나 Tanner stage에 따른 사춘기 유무 및 간지방증의 유무는 흑색가시세포증의 중증도에 따라 유의한 차이를 보이지 않았다(Table 3).

Table 3

Clinical characteristics in terms of acanthosis nigricans severity

Variable	AN0 (n=107)	AN1-3 (n=88)	AN4 (n=30)	P-value
Age (y)	11.20±1.80	11.36±1.45	11.91±1.34	0.100
BMI z-score	2.33±0.76	2.81±0.77	3.23±0.95	<0.001
Waist circumference (cm)	82.74±10.32	88.58±9.80	94.92±12.06	<0.001
Waist Ht ratio	0.54±0.05	0.57±0.05	0.59±0.06	<0.001
Tanner stage				0.283
Prepuberty (stage 1)	29 (27.1)	20 (22.7)	4 (13.3)
Puberty (≥stage 2)	78 (72.9)	68 (77.3)	26 (86.7)
FLD				0.102
Presence of FLD	82 (76.6)	76 (86.4)	27 (90.0)
Absence of FLD	25 (23.4)	12 (13.6)	3 (10.0)
AST (IU/L)	25.20±1.57	27.69±1.63	37.31±2.11	0.001
ALT (IU/L)	24.41±2.10	32.33±2.11	50.57±2.55	<0.001
Glucose (FPG) (mg/dL)	91.32±1.08	91.91±1.09	97.64±1.25	0.012
Insulin (μU/mL)	17.11±1.68	25.68±1.63	31.72±1.77	<0.001
HOMA-IR	3.86±1.72	5.83±1.67	7.65±1.92	<0.001
Hepatic fat	13.03±10.16	16.72±11.07	23.08±13.63	<0.001
VAT (cm2)	54.85±20.74	62.81±20.38	61.01±23.00 (n=29)	<0.001

Values are presented as mean±standard deviation with the P-value of ANOVA for continuous variables and number (%) with the P-value of the chi-square test for categorical variables.

HOMA-IR, AST and ALT were log transformed because they were not normally distributed.

AN, acanthosis nigricans; BMI, body mass index; Waist Ht ratio, waist height ratio; FLD, fatty liver disease; AST, aspartate aminotransferase; ALT, alanine aminotransferase; FPG, fasting plasma glucose; HOMA-IR, homeostasis model assessment-estimated insulin resistance; VAT, visceral adipose tissue.

종속변수와 연관될 것으로 생각되는 공변량을 보정한 결과를 Table 4에 나타내었다. 성별, 연령으로 보정한 후, 흑색가시세포증의 중증도가 높은 그룹으로 갈수록 간 내 지방량(%)은 유의하게 증가하는 경향을 보였다(그룹 1: 11.63±1.07, 그룹2: 15.40±1.17, 그룹 3: 23.00±1.95; P for trend<0.001). 이에 추가로 BMI z-score (P for trend< 0.001), HOMA-IR (P for trend=0.011), 내장지방량(P for trend<0.001)을 각각 다른 모델에 추가하여 보정하였을 때에도 유의한 증가 경향을 보임을 확인하였다(Table 4).

Table 4

Association between hepatic fat according to acanthosis nigricans severity

Variable	AN0	AN1-3	AN4	P for trend
Model 1	11.63±1.07	15.40±1.17	23.00±1.95	<0.001
Model 2	12.48±1.08	14.92±1.16	21.47±1.97	<0.001
Model 3	13.24±1.06	14.71±1.12	19.79±1.96	0.011
Model 4	14.21±0.88	15.62±0.93	17.91±1.62	<0.001

Values are presented as mean±standard error of the mean, analysis of covariance for continuous variables. HOMA-IR was log transformed because it was not normally distributed.

Linear regression analysis adjusted for P for trend.

AN, Acanthosis nigricans; BMI, body mass index; HOMA-IR, homeostasis model assessment-estimated insulin resistance; VAT, visceral adipose tissue.

Model 1: adjusted for sex and age. Model 2: adjusted for sex, age and BMI z-score. Model 3: adjusted for sex, age and HOMA-IR. Model 4: adjusted for sex, age and VAT.

본 연구에서는 비만한 소아청소년에서 흑색가시세포증의 중증도가 높아질수록 간 내 지방축적이 증가하는 것과 연관이 있는 것을 관찰하였고, 이는 비만도, HOMA-IR, 복부내장지방량과 각각 독립적으로 연관이 있음을 확인하였다.

비만은 흑색가시세포증과 관련이 있다고 알려져 있다. 흑색가시세포증의 일반적으로 알려진 기전은 고인슐린혈증에 의해 인슐린 유사 성장 인자 수용체가 직, 간접적으로 활성화되어 진피 섬유아세포 및 표피 각질세포 증식을 유발하여 흑색가시세포증이 발생한다는 것이다.^16,17) 이러한 가설을 근거로 비만과 흑색가시세포증과의 상관관계에 대한 다수의 연구들이 진행되었다.^7,18,19) 국내에서 진행된 연구에서도 흑색가시세포증의 중증도에 따른 비만 정도와의 유의한 선형관계를 확인하였으며,⁸⁾ 본 연구 또한 흑색가시세포증의 중증도에 따라 비만을 나타내는 BMI z-score와의 유의한 상관관계를 확인하였다.

인슐린 저항성을 나타내는 HOMA-IR의 경우, 흑색가시세포증과 인슐린 저항성과의 상관관계뿐만 아니라 인슐린 저항성의 간접 지표로 흑색가시세포증의 높은 활용성을 확인한 이전 연구 결과들이 있다.^18,20-22) 본 연구에서는 비만한 소아청소년에서 흑색가시세포증의 중증도에 따른 HOMA-IR과의 상관관계를 확인하였으며, 이는 최근 한국에서 진행된 흑색가시세포증의 중증도와 HOMA-IR의 선형 관계를 확인한 이전 연구 결과를 지지한다.⁸⁾

간 내 지방량은 종속변수에 영향을 줄 수 있는 비만정도, 인슐린 저항성, 복부내장지방을 보정한 경우에도 흑색가시세포증의 중증도와 유의하게 증가하는 선형 관계를 보였다. 이 결과는 흑색가시세포증과 간 내 지방축적이 모두 연관성을 가진 인슐린 저항성으로 인해 두 상태의 연관성이 나타난 것이 아니라 간 내 지방축적과 흑색가시세포증의 중증도는 독립적으로 연관성이 있을 수 있음을 시사한다. 이전 연구들에서 지방간질환인 환자에서 간 자체의 손상 또는 지방세포 수준에서 감소된 인슐린 반응성으로 인해 간으로 과도한 유리지방산의 유입이 발생하여 간 내 과도한 지질 축적을 유발하며, 이를 통해 인슐린 저항성 및 간지방증을 야기할 수 있음이 확인되었다.^11,23-25) 간의 지방축적은 유리지방산과 글리세롤의 복합체로 이루어진 중성지방 불균형으로 인해 발생한다.²⁶⁾ 고인슐린혈증은 이러한 간의 지방 축적의 원인 중 하나다. 인슐린 작용 중 발생하는 insulin receptor substrate 1 또는 2 신호 전달 체계에 의해 간에서 지방산 산화를 촉진하는 역할을 하는 Forkhead box protein A2 (FOXA2) 전사인자가 불활성화되며,²⁷⁾ 이로 인해 지방세포의 가수분해 작용에 장애가 오게 되면 간으로 유입되는 유리지방산에 비하여 간에서 배출되는 유리지방산의 양이 줄어들게 되며, 간의 지방변성을 촉진하게 된다.^27,28) 흑색가시세포증이 고인슐린혈증으로 인한 각질 세포의 증식이라는 이전 연구의 매커니즘을 고려해 볼 때,^16,17) 흑색가시세포증과 간 내 지방 축적과의 상관관계를 유추해 볼 수 있으며, 나아가 본 연구에서는 흑색가시세포증 중증도에 따른 간 내 지방량의 양의 상관관계를 확인하였다.

다른 주요한 결과로 간지방증의 유무는 흑색가시세포증의 중증도에 따라 유의한 차이를 보이지 않았는데, 이는 대상자 집단이 대다수 중등도 이상의 비만아들이기 때문에 간지방증을 가지고 있는 경우가 많아 군 간 차이를 뚜렷하게 관찰하기 어려웠을 것으로 생각된다.

본 연구는 몇 가지의 제한점을 가진다. 먼저 본 연구 대상은 중등도 이상의 비만한 소아청소년을 대상으로 진행하였기 때문에 이 결과를 비만 정도가 다른 소아청소년이나 다른 인종에게 확대하여 일반화하기엔 제한이 있다. 또한 흑색가시세포증을 평가는 측정자의 시진을 통해 판단되므로 측정자 간 오차가 발생할 수 있다는 점이다.

그러나 이러한 한계에도 불구하고, 본 연구는 간 내 지방량을 정량화하기 위한 방법으로 MRI-PDFF를 사용하여 간생검을 시행하지 않고 비침습적인 방법으로 민감도와 정확도가 높은 간 지방량 측정이 가능했으며,^29,30) 기존 연구에서 확인하지 못했던 비만한 소아청소년에서 흑색가시세포증의 중증도와 간 내 지방량의 유의한 선형적 상관관계를 확인했다는 강점을 가진다.

결론적으로, 본 연구는 비만이 동반된 소아청소년에서 흑색가시세포증의 중증도 정도와 간 내 지방량은 유의한 상관관계를 가짐을 확인하였다. 이를 통해 소아청소년 비만에서 눈으로 쉽게 확인할 수 있는 흑색가시세포증을 활용한다면 인슐린 저항성 및 대사증후군 위험군 뿐 아니라 지방간질환 여부를 추정하는 데 도움이 될 수 있는 간접적인 지표로 활용될 수 있을 것이라 생각한다.

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.