Chap 107. Megaloblastic anemias

Megaloblastic anemia는 DNA합성 장애로 발생한다. 다소 빠른 turnover를 가지는 세포,

특히 hematopoietic precursors & GI epithelial cells에서 1차적으로 발생한다.

세포분열은 느리지만, 세포질은 정상적으로 발달하므로, megaloblastic cells은 커지게 되고

RNA:DNA비는 증가하게 된다. megaloblastic erythroid progenitors는 골수에서 파괴된다.

그러므로 marrow cellularity는 증가되지만 적혈구 생산은 감소하는데 이를 "ineffective

erythropoiesis"라 한다.

대부분의 megaloblastic anemia는 cobalamin(vitB12) and/or folic acid결핍으로 발생한다.

megaloblastic anemia와 관련된 여러 가지 임상상황이 Tab 107-1에 나열되어 있다.

I. Physiologic & Biochemical considerations

1. Folic acid

folic acid는 많은 식물과 세균에 의해 합성되는데 과일과 채소가 일차적인 공급원이다.

일일 최소 요구량은 약 50 ug이지만 임신과 같이 요구량이 증가할때는 몇배 더 필요하다.

정상인의 folic acid 저장량은 5-20 mg이며 그중 반은 liver에 저장된다.

* Fig 107-1 folate metabolism

folate는 purine, dTMP, methionine합성에 필수적이다.

folate compound의 주기능은 1-carbon moieties(methyl & formyl groups)를 여러 가지

organic compounds로 이동시키는 것이다. 이러한 1-carbon moieties의 source는 흔히

serine인데 이는 THF와 반응하여 glycine과 N5,10-methyleneTHF를 생산한다.

DHF reductase를 억제하는 많은 약이 folate deficiency를 초래한다.

2. Cobalamin

유일한 음식 공급원은 고기 혹은 낙농식품이다. 일일 최소요구량은 2.5 ug이다.

위내 소화중 음식내 cobalamin은 유리되고 gastric R binder와 stable complex를 형성한다.

십이지장으로 들어가면 cobalamin-R binder complex는 분해되어 cobalamin은 유리되어 IF

와 결합한다.

cobalamin-IF complex는 단백분해에 저항하면서 distal ileum까지 이동하여 mucosal brush

border에 있는 specific receptor에 결합한다. IF도 cell-directed carrier protein으로 작용한다.

receptor-bound cobalamin-IF complex는 ileal mucosal cell에 결합하여 IF는 파괴되고

cobalamin은 다른 transport protein(transcobalamin II)으로 전해진다. cobalamin-TC II

complex는 혈액내로 이동하여 간, 골수 및 다른 세포로 들어간다(Fig 107-2).

정상적으로 약 2mg의 cobalamin은 간에, 다른 2mg은 몸 여러곳에 저장된다. 일일 최소 요구

량에서 보면, 흡수가 갑자기 중단되었을 때 cobalamin결핍이 나타나기까지는 3-6년의 시간

이 필요하다. 비록 TC II는 새로이 흡수되는 cobalamin의 acceptor이지만 대부분의 혈액내

cobalamin은 TC I(gastric R binder와 밀접한 관련이 있는 glycoprotein)에 결합되어 있다.

TC I은 부분적으로 백혈구로부터 나온다. 모순된 점은 대부분 혈액내 cobalamin은 장내에서

흡수되는 모든 cobalamin을 TC II가 운반할지라도 TC II보다 TC I에 더 많이 결합되어 있는데

이는 TC II에 결합된 cobalamin이 혈중에서 빨리 제거되기 때문으로 설명할수 있다(t1/2 =

1h). 반면, TC I에 결합된 cobalamin의 제거는 여러날이 필요하다. TC I의 기능은 알려져있지

않다.

cobalamin은 인간세포에서 두가지 효소에 대한 필수적 cofactor이다. 치료적으로 이용하는

제제는 cyanocobalamin(=vit B12)이다. 이것의 생리적 역할은 알려져 있지 않으며 조직에서

사용되기 전에 생물학적 활성형으로 전환된다.

methylcobalamin은 methionine synthase(homocysteine -> methionine)를 위해 필요한 형

태이다. 이 과정이 손상되면, folate metabolism이 흐트러진다. methotrexate치료 외에

cobalamin & folate deficiency때의 megaloblastic change는 dTMP생산부족과 관련있다.

plasma homocysteine levels은 둘다에서 상승한다. 고농도의 plasma homocysteine은 동,

정맥 혈전증의 위험인자이다. 그러나 folate or cobalamin deficiency에 의한

hyperhomocysteinemia가 thrombosis의 원인인지 혹은 치료에 대한 반응을 변화시키는지에

대해서는 알려져 있지 않다.

homocysteine -> methionine으로의 전환장애는 부분적으로는 cobalamine deficiency에 의

한 신경학적 합병증의 원인이다. 이러한 반응에서 형성된 methionine은 choline &

choline-containing phospholipids의 생산을 위해 필요하다. 신경계 손상은 적어도 부분적으

로는 methionine생산이 감소하기 때문이다.

II. Clinical disorders

1. 분류(Tab 107-1)

2. Cobalamin deficiency

cobalamin deficiency의 임상적 특징은 혈액, 위장과 신경계를 침범한다.

① hematologic manifestations

매우 드물게는 thrombocytopenia에 의한 purpura가 나타날수도 있으나 거의 전적으로

빈혈이다.

빈혈의 증상으로 weakness, light-headedness, vertigo, tinnitus, palpitation, angina,

congestive failure 증상이 나타날 수 있다. 진찰상 환자는 창백하고 약간 노란 피부와 눈을

보인다. bilirubin level이 증가한 것은 골수에서 erythroid cell turnover가 빠르기 때문이다.

맥박은 빠르고 심장은 비대해지며, 청진하면 systolic flow murmur를 들을수 있다.

② GI manifestations

sore tongue을 호소하고, smooth & beefy red color를 보인다. anorexia with moderate wt

loss가 저명해지고 설사 혹은 다른 위장관 증상이 동반된다.

③ neurologic manifestations

신경학적 증상은 흔히 치료를 해도 완전히 회복되지 않는다. 병리적으로 demyelination으로

시작하여 axonal degeneration, 결국엔 neuronal death를 초래한다. 이는 비가역적이다.

침범되는 곳은 peripheral nerves, spinal cord의 post & lat. columns, cerebrum. 증상 및

징후로는 numbness, paresthesia in the extremities(earlist neurologic sx), weakness,

ataxia, sphincter disturbance가 생길수 있다. reflex는 감소하거나 증가하며 Romberg &

Babinski sign양성이다. position & vibration sense는 감소하며 mental disturbance가

생길수도 있는데 mild irritability & forgetfulness(건망증)에서부터 severe dementia or frank

psychosis까지 다양하다. neurologic disease는 정상 Hct & 정상 RBC index를 가진 환자

에서도 발생할수 있음을 명심해야 한다.

folate공급은 많은 도움이 되지만, cobalamin deficiency때는 신경학적 발현을 증가시킬 수

있다.

1) 음식에서의 cobalamin 유리장애

음식내 cobalamin은 고기내 효소와 강하게 결합되며 위내 HCl과 pepsin에 의해 효소와 분리

된다.

70세 이상 노인은 음식에서 cobalamin유리가 흔히 되지 않지만 crystalline B12(multivitamin

에서 가장 흔히 발견되는 형태)를 흡수할 능력은 가지고 있다. cobalamin release defect의

정확한 발생은 알기 어렵지만 70세 이상에서 대략 10∼>50%이다. 위산 생성을 억제하는

약(예: omeprazole)은 음식에서 cobalamin유리를 방해한다.

2) pernicious anemia

cobalamin deficiency의 가장 흔한 원인이며 IF의 결핍으로 발생한다. IF 결핍은 gastric

mucosa atrophy나 parietal cell의 autoimmune destruction에 의한다. 북유럽과 아프리카계

미국인에서 가장 흔히 발견되고 남유럽과 아시아에서는 덜 흔하다. 남녀비는 동일하며 평균

60세에 발생하고 비록 typical RA가 10세 미만에서 볼수 있지만 30세 미만은 드물다.

Graves' disease, myxedema, thyroiditis, idiopathic adrenocortical insufficiency, vitiligo,

hypoparathyroidism과 같은 면역질환에서 빈도가 증가한다. 또한 환자의 90%에서

antiparietal cell Ab양성이고, 60%에서 anti-IF Ab를 가지고 이다.

antiparietal cell Ab는 gastric atrophy without pernicious anemia환자의 50%에서 발견되고

unselected pt의 10-15%에서도 발견된다. 그러나 이런 경우에서도 anti-IF Ab는 없다.

환자의 친척에서 빈도가 증가한다. parietal cell의 파괴는 cytotoxic T cell에 의해 매개되는

것으로 생각된다.

agammaglobulinemia환자에서 매우 흔한데 이는 병인에서 cellular immune system이 주역

할을 함을 의미한다. 반대로 H. pylori는 pernicious anemia에서 parietal cell destruction을

일으키지 않는다.

임상발현은 일차적으로 cobalamin deficiency와 같다. lab은 hypergastrinemia &

pentagastrin-fast achlorhydria를 보인다.

적절한 replacement tx를 통하여 환자는 cobalamin deficiency로 인한 모든 이상이 완전히

교정된다(신경계의 비가역적 변화를 제외하고는).

3) postgastrectomy

total gastrectomy or gastric mucosa의 extensive damage후 IF source가 없어지므로

megaloblastic anemia가 발생한다. 그런 환자에서 경구로 투여한 cobalamin의 흡수는 손상

된다. megaloblastic anemia는 partial gastrectomy후에도 생길수 있으나 빈도는 total

gastrectomy보다 낮다.

partial gastrectomy후 cobalamin deficiency원인은 분명하지 않지만 음식으로부터

cobalamin 유리장애, 장내세균증식이 제시되지만 항생제에 대한 반응은 흔치 않다.

4) intestinal organisms

stricture, diverticulum, anastomosis, "blind loops"와 같은 해부학적 병변 혹은 DM,

scleroderma, amyloid같은 pseudoobstruction에 의해 정체가 생기면 megaloblastic anemia

가 생길수 있다. 이런 빈혈은 소장내 세균의 증식에 의하며 세균이 흡수전의 cobalamin을

소비하기 때문이다.

5) ileal abnormalities

tropical sprue에서 cobalamin deficiency가 흔한데 nontropical sprue에선 드문 합병증이다.

distal ileum의 흡수능에 손상이 가는 경우에 cobalamin deficiency가 생긴다. 특정질환으로

는 regional enteritis, Whipple's disease, tuberculosis가 있다. ileal resection후에

cobalamin malabsorption을 볼수 있다. ZES때도 cobalamin malabsorption을 일으킬수 있는

데 소장을 산성화시킴으로써 IF에 대한 R binder의 이동을 느리게 함으로써 cobalamin-IF

complex와 ileal receptor와의 결합을 방해한다.

6) Nitric oxide

마취제로 NO를 흡입하면 endogenous cobalamin을 파괴한다.

3. Folic acid deficiency

1) inadequate intake

alcoholics: 섭취부족, folate metabolism장애

narcotic addicts: malnutrition

2) 요구량 증가

chronic hemolytic anemia, very active erythropoiesis, pregnant woman, chronic

hemodialysis

3) malabsorption: tropical sprue

4. Drugs

1) direct inhibitors of DNA synthesis

purine analogues: 6-TG, azathioprine, 6-MP

pyrimidine analogues: 5-FU, cytosine arabinoside

기타: hydorxyurea, procarbazine

antiviral agent: zidovudine

2) folate antagonists

MTX: DHF reductase의 powerful inhibitor

그 외 DHF reductase inhibitor: pentamidine, trimethoprim, triamterene, pyrimethamine

3) 기타: anticonvulsants(phenytoin, pyrimedone, phenobarbital)

5. 기타

1) hereditary: hereditary orotic aciduria, Lesch-Nyhan syndrome

2) refractory megaloblastic anemia: myelodysplasia의 한 형태

6. Megaloblastic disease without anemia

1) Acute megaloblastic anemia

흔히 NO anesthesia후에 보이지만 집중치료를 받는 중환자에서도 볼수 있다.

특히 multiple transfusion, 투석, TPN을 시행하는 환자, acute megaloblastic state는 folate

저장이 불충분한 환자에서 weak antifolate(예: trimethoprim)를 투여함으로써 촉발될 수

있다.

이 상황은 immune cytopenia와 유사하며 빈혈이 없이 빠르게 발생하는 thrombocytopenia

and/or leukopenia와 유사하다. PB는 완전히 정상이지만 골수는 megaloblastic하다.

folate + cobalamin치료에 빠르게 반응한다.

2) cobalamin deficiency without anemia

노인에서 특히 흔하다. cobalamin의 nonhematologic presentation위험은 folate food를

강화시킴으로써 증가될수 있는데 이는 folate가 cobalamin deficiency의 hematologic effect

를 mask할수 있기 때문이다. 70세 이상의 10-30%에서 cobalamin deficiency를 가지고 있는

데, homocysteine level증가, cobalamin-TC II level감소를 보인다. 이 환자들 중 단지 10%

만이 IF생산에 장애가 있으며, 나머지는 종종 atrophic gastritis를 가지고 있고 음식으로부터

cobalamin을 유리할수 없다.

이러한 환자들은 neuropsychiatric abnormality로 발현하기도 한다

: peripheral neuropathies, gait disturbance, memory loss & psychiatric sx.

serum cobalamin level은 정상이거나 낮지만, methylmalonic acid level은 거의 항상 증가

되어 있다.

cobalamin치료후 neuropsychiatric abnormality가 호전되고 serum methylmalonic acid level

이 정상화된다. Neurologic deficit가 cobalamin투여로 항상 회복되는 것은 아니다.

7. 진단

significant macrocytosis(MCV > 100fL)는 megaloblastic anemia를 시사한다.

macrocytosis의 다른 원인으로 hemolysis, liver disease, alcoholism, hypothyroidism,

aplastic anemia가 있다.

macrocytosis가 심해지면(MCV > 110 fL) 환자는 더욱더 megaloblastic anemia를 가질 가능

성이 커진다. reticulocyte count는 낮고 leukocyte & platelet count는 낮다.

PB는 심한 anisocytosis, poikilocytosis, macroovalocyte를 보이며, 크기는 크고 난원형이며

완전히 hemoglobinized erythrocytes를 보인다. 가끔 basophilic stippling & nucleated RBC

를 보인다. 하나의 세포가 여섯 엽의 핵을 가지는 특징적 소견이 있는데 이는 megaloblastic

anemia를 바로 의심할 수 있게 한다. reti count는 낮다.

BM는 hypercellular & M/E ratio감소, 많은 stainable iron을 보인다.

RBC precursor는 비정상적으로 크고, cytoplasm에 비해 덜 성숙한 핵을 가진다

(nuclear-cytoplasmic asynchrony). megaloblastic anemia는 ineffective erythropoiesis가

특징이다. RBC precursor의 90%혈중으로 나가기 전에 파괴된다(정상인은 10-15%).

erythroblast의 골수내 파괴로 인하여 unconjugated bilirubin과 LDH(iso 1)가 증가한다.

megaloblastic anemia환자를 평가하는데 serum cobalamin과 folate level을 측정함으로써

어느 vitamin결핍인지 결정하는 것은 중요하다.

cobalamin의 정상범위는 200-900 pg/ml인데 100 pg/ml미만일때는 significant deficiency를

의미한다. TC II에 결합된 cobalamin의 측정이 보다 생리적인 측정이지만 이는 아직 보편적

으로 사용되지는 않는다.

folic acid의 정상농도는 6-20 ng/ml이다. 4 ng/ml이하일때는 일반적으로 folate deficiency

진단을 고려할수 있다. serum cobalamin과 달리 serum folate level은 최근의 식이 섭취를

반영한다. RBC folate의 측정은 short-term fluctuation되지 않으므로 folate intake의 유용한

정보를 제공하고 folate 저장의 지표로서 serum folate보다 낫다.

일단 cobalamin deficiency가 확인되면 병인은 Schilling test에 의해 결정한다. 경구로

radioactive cobalamin을 먹은후 unlabeled cobalamin을 IM한다.

24시간동안 소변으로 배설되는 radioactivity의 비가 흡수되는 정확한 양을 의미한다.

cobalamin deficiency는 거의 항상 malabsorption에 의하므로 Schilling test의 1st stage가 비

정상일 것이다. 이 환자는 IF에 결합된 labeled cobalamin을 투여한다. pernicious anemia와

다른 형태의 IF deficiency라면 vitamin흡수는 정상적일 것이다.

만약 cobalamin흡수가 여전히 감소하면 환자는 bacterial overgrowth(blind loop syndrome)

or ileal disease를 가지고 있을 것이다.

bacterial overgrowth에 의한 cobalamin malabsorption은 흔히 항생제 투여로 교정할수 있다.

Shilling test는 환자가 경피적 cobalamin치료후에 유용한 정보를 제공할수 있다.

serum methylmalonic acid & homocysteine levels은 또한 megaloblastic anemia진단에 유용

하다. cobalamin deficiency때는 둘다 증가하지만 folate deficiency때는 homocysteine level

만 증가한다.

8. 치료

1) Cobalamin deficiency

장내세균증식에 대해 항생제를 쓰는 것을 제외하고는 cobalamin deficiency 치료의 기본은

replacement tx이다. cobalamin 결핍은 거의 항상 malabsorption에 의하므로 환자는 일반적

으로 parenteral tx(보통 IM cyanocobalamin)한다.

*100ug 주1회 × 8주 -> 그후 1000 ug 월1회 평생

그러나 2mg crystalline B12 매일 PO하는것도 매우 효과적이다.

치료후 marrow morphology는 수시간후 정상화되며 reticulocytosis는 4-5일후 시작되어

7일째 최고조에 달한다(Fig 107-3). 그후 수주에 걸쳐 빈혈은 회복된다.

reticulocytosis가 일어나지 않거나 Hct가 기대수준으로 도달하지 않으면 빈혈에 기여하는

인자를 조사해야 한다.

(예: 감염, 동반된 iron deficiency, folate deficiency or hypothyroidism)

치료초기에 hypokalemia & salt retention이 생길수 있으며 thrombocytosis도 볼수 있다.

대량의 folate가 cobalamin deficiency로 인한 megaloblastic anemia를 교정할수 있다(신경학

적 이상 제외).

folate tx로 신경학적 증상은 악화되기도 한다. 대량의 folate 투여환자에서 cobalamin

deficiency가 mask될수 있다. 이런 이유로 folate 투여로 hematologic response를 보인다고

해서 cobalamin deficiency를 배제하면 안된다.

cobalamin deficiency는 단지 적절한 검사결과로 배제해야 한다. 노인에서 cobalamin 흡수

장애 빈도가 높고 혈액학적 증상보다 신경학적 증상으로 발현되는 overt cobalamin

deficiency위험이 증가하므로 일부전문가는 65세 이상 노인에게 0.1mg/d oral crystalline

cobalamin prophylaxis를 권유하기도 한다.

2) folate deficiency

역시 replacement tx한다.

1mg/d PO(통상용량), 그러나 흡수장애인 경우 고용량(∼5mg/d)이 필요할수 있다.

치료후 hematologic response는 cobalamin deficiency와 유사하다.

치료기간은 결핍상태에 따라 결정한다.

3)다른 원인

약에 기인한 경우 필요하면 약을 줄이거나 중단함으로써 치료할수 있다.

folate antagonist(DHF reductase inhibitor)의 영향은 folinic acid(5-THF)

100-200 mg/d를 투여함으로써 상쇄될수 있다.