이 책이 국문으로된 수의임상병리 분야의 종합적인 해설 교과서로써 그리고 임상 응용서적으로는 압권이지만 최근 의과대학의 임상병리학 교수들이 합동으로 펴낸 진단검사의학 교과서를 참고하면 유전및 분자진단 분야의 지식을 넓힐 수 있다.

제1장 ■ 적혈구(Erythrocytes)

박 남 용
Charles W. Brockus, DVM, Ph.D., 와 Claire B. Andreasen, DVM, Ph.D.

적혈구의 기능, 대사, 생산 및 운명
(FUNCTION, METABOLISM, PRODUCTION and BREAKDOWN)

Ⅰ. 적혈구계(The erythron)
A. 적혈구계란 순환하는 적혈구(erythrocytes), 골수전구세포(bone marrow precursor), 전구세포(progenitor) 및 줄기세포(stem cell)로 구성된 세포 집단을 말한다.
B. 기능은 산소 운반으로 그 역할을 헤모글로빈이 담당한다.
C. 헤모글로빈은 적혈구를 통해 운반되어 적혈구의 막, 세포골격 및 대사과정을 통해 적혈구에 손상을 주는 다양한 물질 및 순환 과정중의 스트레스로부터 적혈구를 보호해 준다.
D. 헤모글로빈은 헴(heme)과 글로빈(globin)으로 이루어져 있고 헤모글로빈 분자는 사량체(tetramer)이다.
1. 각각의 헴은 2가의 철 이온을 가지고 있다.
2. 특이 아미노산 배열을 가진 글로빈 사슬이 각각의 헴 그룹에 부착되어 있다.
3. 완전한 헤모글로빈 분자는 사량체이며 4개의 헴과 4개의 글로빈 사슬로 구성되어 있고 글로빈 사슬은 동일한 쌍으로 -체인과 -체인으로 되어있다.

Ⅱ. 헴합성(Heme synthesis)
A. 헴 합성은 단향성(unidirectional)이며 비가역적(irreversible)이다. 합성의 첫 단계는 -aminolevulnic acid synthetase에 의해 조절되며, 이 효소의 합성은 적혈구 내의 헴농도에 의한 네가티브 피드백에 의해 조절된다.
1. 납은 헴합성의 대부분의 과정을 억제시키고, 이 외에도 페로킬라타제(철결합효소, ferrochelatase)의 활성부위로 철이 이동되는 것을 방해한다.
2. 클로람페니콜은 헴합성을 억제한다.
B. 포르피린과 포르피린 전구체는 헴 생합성의 중간대사물질이다.
1. 합성과정 중 특정 효소가 결핍되면 포르피린과 포르피린 전구체들이 과잉 축적되는데 이를 포르피린증(porphyrias)이라 한다.
2. 포르피린증에서 축적되는 중간대사 물질의 양은 많으며, 이로 인한 임상증상 역시 다양하다.
3. 과도한 포르피린은 적혈구에서 빠져 나가 조직에 축적되거나, 요 및 다른 체액으로 배설된다.
C. 프로토포르피린(protoporphyrin)이 형성된 후 ferrochelatase에 의해 철이 삽입되어 헴이 형성된다.

Ⅲ. 글로빈 합성(Globin synthesis)
A. 각 헤모글로빈 분자는 4개의 글로빈사슬로 이루어져 있고 각 사슬은 헴 그룹에 연결되어 있다.
1. 헤모글로빈의 유형은 글로빈사슬의 유형에 따라 달라지는데, 글로빈사슬은 아미노산배열에 의해 결정된다.
a. 배아, 태아 및 성인의 헤모글로빈은 다양한 동물에서 구분된다.
b. 각 헤모글로빈 유형의 유무와 수는 동물에 따라 다양하다.
2. 헴과 글로빈합성은 서로 균형을 유지한다.(하나가 증가하면 다른 하나도 증가한다.)
B. 비정상적인 글로빈합성(예를 들면, 헤모글로빈병증(hemoglobinopathies))은 동물에서 보고되지 않았다.

Ⅳ. 철의 대사(Iron metabolism). 신체 철용량은 배설보다는 흡수율에 의해 조절된다. 흡수는 저장된 철의 양과(많은 철이 저장되어 있으면 흡수는 감소된다.) 적혈구생성률(적혈구생성이 증가하면 흡수도 증가한다. 총 신체 내 철 중에서 0.05% 이하가 매일 필요하거나 손실된다.
A. 철은 -글로빈인 트랜스페린에 결합하여 혈액으로 수송된다.
1. 트랜스페린에 결합된 철은 Serum iron(SI)으로 측정된다. 이것은 총 신체 내 저장된 철을 측정하는 방법은 신뢰할 수 없다.
a. SI가 감소되는 경우
(1) 철 결핍
(2) 급·만성 염증 또는 질병(염증성 질환의 빈혈도 포함)
(3) 저단백혈증
(4) 갑상선기능저하증
(5) 신장질환
b. SI가 증가되는 경우
(1) 용혈성 빈혈
(2) 혈액 채취 과정 중에 생긴 적혈구의 용혈
(3) 개와 말에서의 글루코코르티코이드의 과잉. 대조적으로 소에서 글루코코르티코이드가 과잉되는 경우 SI가 감소된다.
(4) 철 과부하. 철의 과부하는 후천적(예를 들면, 철중독) 또는 선천적(예를 들면, 샬레르종소의 헤모글로빈침착증)일 수 있다. 몇몇 조류(예를 들면, 찌르레기 과나 큰부리새)에서의 철 과부하는 선천적일 수 있다.
(5) 재생불량성 빈혈
c. SI는 총 철결합능(Total iron-binding capacity, TIBC)의 퍼센트로 표시하고 포화도로 보고한다.
2. 총철결합능은 트렌스페린에 결합할 철의 양을 측정하는 간접적인 방법이다. 트렌스페린의 양을 측정하는데 면역학적 방법이 있지만 흔히 사용되지는 않는다.
a. 철결합효소의 결합부위의 오직 1/3만이 철에 결합된다. 이것은 포화도로 표현된다.
b. TIBC는 개를 제외한 대부분의 동물에서 철 결핍이 있을 때 증가한다.
3. 트렌스페린은 정상적으로 존재하는 것보다 더 많은 철과 결합할 수 있다. 그러므로 IBC와 SI사이의 숫자적 차이는 트렌스페린의 남아있는 철결합능의 양, 즉 ?합되지 않은 철결합능(UIBC)의 양이다.
B. Hephaestin(장 세룰로플라스민 유사물질)과 세룰로플라스민(간에서 합성)은 철수송과 관련된 구리를 포함하고 있는 단백질이다. ferroportin 1과 2가 금속 전달체 1(DTM1)은 장상피와 대식세포로부터 철결합효소로 철을 수송하는데 필요한 것이다. 세룰로플라스민 역시 급성기 염증반응물이다.
C. 철은 헴합성의 마지막 단계에서 헤모글로빈으로 들어간다. 세포내에 철이 부족하면 혈구 프로토포르피린 농도가 증가한다.
D. 철은 페리틴(ferritin)과 헤모시데린(hemosiderin) 상태로 대식세포에 저장된다.
E. 페리틴은 수용성 철-단백질복합체이다.
1. 페리틴은 불안정한 철의 저장형태이다.
2. 순환하는 적은 양을 혈청 페리틴 형태로 측정할 수 있는데 이는 저장된 철의 간접측정법이다. 동물별 특이 면역분석법이 필요하다.
a. 혈청 페리틴 농도는 철 결핍시 감소한다.
b. 혈청 페리틴 농도는 다음 경우 증가한다.
(1) 용혈성 빈혈
(2) 철분의 과잉섭취 또는 축적
(3) 급·만성 염증
(4) 간 질환
(5) 일부 종양성 질환(림프종, 악성 조직구증)
(6) 영양불량(소)
F. 혈철소는 더 안정적이나 이용성은 낮고 철 저장형태로 페리틴, 단백질의 원형 및 변성형태로 구성되어 있다. 수용성이 아니고 Perl's 또는 Prussian blue염색으로 조직 내에서 확인할 수 있다.
G. 혈청 철분치의 비정상은 흡수부전, 영양결핍, 출혈에 의한 철 손실, 만성 질환시 비정상적인 철 대사 등에서 볼 수 있다.

Ⅴ. 적혈구 대사(Erythrocyte metabolism). 성숙한 적혈구는 산화적 대사를 위한 미토콘드리아가 부족하기 때문에 대사는 망상적혈구(reticulocytes) 단계 이상에서 일어난다. 성숙한 적혈구에서 일어나는 생화학적 경로인 기능과 장애는 그림 1.1에서 볼 수 있다.
A. Embden-Meyerhof 경로
1. 이 혐기성 경로에서는 해당작용에 의해 ATP와 NADH가 생산된다. ATP는 막의 기능과 통합성 유지에 필수적이고, NADH는 메트헤모글로빈을 감소시키는데 사용된다.
2. 이 경로에서 중요한 효소는 pyruvate kinase(PK)와 phosphofructokinase(PFK)인데 이것이 결핍되면 용혈성 빈혈(예를 들면 개의 PK, PFK 결핍성 빈혈)을 일으킬 수 있다.
3. PK 결핍은 ATP생산을 손상시켜 망상적혈구가 15-50%를 차지하는 대적혈구성 저색소성 빈혈과 골수섬유증, 헤모글로빈침착증, 적혈구수명의 감소, phospho- enolpyruvate(PEP)와 2,3 diphosphoglyceric acid(DPG)의 축적을 일으킨다. PK 결핍은 개(Basenji, West Highland White Terrier, Cairn Terrier, American Eskimo Dog, Miniature Poodle, Pug, Chihuahua, Beagle)와 고양이(Abyssinian, Somali)에서 보고되었다.
4. PFK가 결핍되면 적혈구의 2,3 DPG 농도는 감소되고, 적혈구용적률은 정상 혹은 감소되며, 지속적인 망상적혈구증식증과 용혈로 이어지는 알칼리혈증이 생긴다. 이 효소 결핍은 English Springer Spaniels, Cocker Spaniels, 기타 잡종 개에서 보고되었다.
B. Pentose phosphate 경로(Hexose-monophosphate pathway)
1. glucose-6-phosphate dehydrogenase는 이 혐기성 경로에서 속도조절효소에 해당된다.
2. 이 경로를 통해서는 적혈구의 주된 환원요소인 NADPH가 생산된다. NADPH는 산화된 글루타치온 환원의 보조인자로서 작용한다. 환원된 글루타치온은 헤모글로빈을 변성시킬 수 있는 산화제를 중성화시킨다.
3. 경미한 산화적 스트레스가 있는 경우 (예를 들면 eccentrocyte와 Heinz body가 관찰되는 말에서 glucose-6-phosphate dehydrogenase가 결핍되는 경우) glucose- 6-phosphate dehydrogenase가 부족하거나 효소에 결함이 있으면 용혈성 빈혈이 생길 수 있다.
C. 메트헤모글로빈 환원효소 경로
1. 이 경로에서 산소를 운반하기 위해서는 헤모글로빈이 환원상태(예를 들면, 산화헤모글로빈(oxyhemoglobin): Fe2+)를 유지해야 한다.
2. 효소가 결핍되면 메트헤모글로빈이 축적된다. 메트헤모글로빈(Fe3+)은 산소를 운반할 수 없으므로 청색증이 야기된다. 기본적으로 메트헤모글로빈 농도가 증가되면 혈액과 점막은 갈색을 띤다.
3. NADH와 NADPH 메트헤모글로빈 환원효소도 출혈한다. 전자는 정상상태에서 주로 존재하는 효소이고, 후자는 산화환원 색소(예를 들면, 메틸렌 블루)에 의해 활성화 된다.
4. 메트헤모글로빈 환원효소가 결핍되면 청색증, 메트헤모글로빈혈증, 정상 산소분압(PO2), 활동을 싫어하는 소견이 나타난다. 결핍은 개(American Eskimo Dog, Poodle, Cocker Spaniel-Poodle cross, Chihuahua, Borzoi)에서 보고되었다.
D. Rapoport-Luebering 경로
1. 이 경로에서는 산소운반 조절자의 역할을 하는 2,3-diphophoglycerate(2,3-DPG)가 생성된다. 2.3-DPG가 증가되면 헤모글로빈의 산소에 대한 친화도가 낮아져서 조직으로 산소를 방출하게 된다.
2. 동물에 따라 몇몇 빈혈이 있는 동물은 2,3 DPG 농도가 증가하고 더 적은 양의 헤모?로빈을 가지고 조직에 더 많은 산소를 운반한다.(보상작용)
3. 동물들의 적혈구는 2,3 DPG와 헤모글로빈과의 반응성이 다양하다. 개, 말, 돼지의 적혈구는 농도가 높고 반응성도 높다; 고양이와 반추수의 적혈구는 농도가 낮고 반응성도 낮다.

Ⅵ. 적혈구 동역학(Erythrokinetics)
A. 줄기세포(stem cell), 원시세포(progenitor cell), 전구세포(precursor cell)(그림 1.2)
1. 다능성 만능 줄기세포(pluripotential, multipotential stem cell(CFU-GEMM 또는 CD34+cell))
a. 이 줄기세포들은 자기재생 능력을 가지고 있고 원시시포로 분화된다.
b. 분화는 골수기질세포가 만드는 성장촉진자극에 의해 조절된다. 다양한 성장인자와 사이토카인이 있다.(SCF, IL-3, IL-9, IL-11, erythropoietin)
c. 줄기세포가 분화되면 자기복제능력이 일부 소실된다.
2. 원시세포
a. 어떤 초기 원시세포들은 하나 이상의 세포계로 분화하는 능력을 가지고 있다.(예를 들면, CFU-GEMM은 과립구, 적혈구, 단핵구, 또는 거대핵세포(me- gakaryocytes)로 분화되는 능력이 있다.)
b. 어떤 원시세포들은 하나의 세포계로만 분화한다.(예를 들면, CFU-E는 오직 적혈구세포로만 분화한다)
c. 원시세포는 자기재생 능력은 한정되어 있고, 다양한 세포주의 전구세포로 분화된다.
d. 원시세포는 로마노스키(Romanowsky) 염색에서 형태학적으로 구분할 수 없고 소림프구와 유사하다.
3. 전구세포(precursor cell)
a. 전구세포는 자기재생능력은 없지만 성숙기능세포로 분화하면서 증식이 이루어진다.
b. 이들 세포들은 특별한 세포주의 일원으로 인정할 수 있는 첫 단계 세포이다.
B. 적혈구생성(그림 1.3)
1. 포유류에서 적혈구생성은 골수실질 부위의 혈관 외에서 일어난다. 조류에서는 골수 의 혈관동(혈관내 또는 동모양내 발달)안에서 일어난다.
2. 특징적인 형태학적 소견은 rubriblast가 성숙한 적혈구로 성숙하는 동안 일어난다.
a. 세포는 크기가 더 작아진다.
b. 핵의 크기는 점점 작아지고 염색질은 더 응집된다.
(1) 세포 분열은 rubricyte 단계의 후기 때 정지되는데 이때는 헤모글로빈의 세포 내 농도가 최고에 달할 때이다.
(2) 포유류에서는 metarubricyte 단계에서 핵이 방출되고 망상적혈구가 형성된다. 반면, 조류의 망상적혈구(reticulocytes)와 성숙적혈구는 핵이 그대로 남아 있다.
c. 헤모글로빈이 형성되고 RNA가 소실됨에 따라 세포질 색이 푸른색에서 오렌지색으로 바뀐다.
3. 포유류에서 망상적혈구와 적혈구는 내피세포의 세포질에 일시적으로 형성된 틈을 통해 골수의 정맥동으로 이동한다.
a. 대부분 동물의 망상적혈구는 말초혈액이나 비장으로 방출되어 성숙되기 까지 골수에서 2-3일간 머무른다.
b. 건강한 상태에서 소와 말의 망상적혈구는 골수에서 성숙하여 정상 적혈구가 방출된다.
4. 적혈구생성 원시세포가 자극받아 망상적혈구로 방출될 때까지 평균 5일이 소요된다.
5. Rubriblast에서 시작해서 3-5번의 세포분열이 일어나고 8-32개의 분화된 세포가 만들어진다.
6. 골수는 적혈구 생성을 증가시키는 능력을 가지고 있다,
a. 사람에서는 필요한 자극과 영양상태 하에서 정상속도의 7배까지 증가될 수 있다. 생산을 증가시키는 능력은 동물 종류에 따라 다르다. 새와 개에서 가장 높고 소와 말에서 가장 낮다.
b. 혈류로 이동하는 적혈구 수가 증가하는 것은 원래 유입하는 줄기세포의 증가 때문이며 어느 정도는 성숙시간이 짧아지는 것도 원인이 될 수 있다.
c. 적혈구는 망상적혈구의 방출이 더 일찍 이루어지거나 세포분열단계를 건너뜀으로써 좀더 빨리 순환혈액내로 유입될 수 있다. 이 과정에서는 생산되는 적혈구의 총수는 증가되지 않고 단지 일시적인 현상이다.
7. 적혈구생성의 조절
a. 적혈구생성인자(Erythropoietin, Epo)
(1) Epo의 대부분은 저산소증에 대한 반응으로 신장의 세관주위(peritu- bular) 간질세포에서 생산된다. 그러나 약 10-15%는 간의 특이 간세포나 Ito 세포에서 생산된다.
(2) Epo의 작용
(a) 새로 형성된 원시세포와 prorubricyte의 세포자멸사를 억제함으로써 성숙한 적혈구로 분화하도록 함
(b) 이미 분화하고 있는 적혈구계 세포에서 헤모글로빈 합성을 촉진함
(c) 양에서는 한 성숙형에서 다른 유형으로(예를 들면, HbA에서 HbC로) 헤모글로빈 합성이 전환되도록 함
b. 인터루킨-3(IL-3)와 집락자극인자(GM-CSF와 G-CSF)
(1) IL-3은 활성화된 T림프구에 의해, GM-CSF는 활성화된 T림프구와 대식세포, 내피세포, 섬유모세포에 의해, G-CSF는 대식세포, 단핵구, 호중구, 내피세포, 섬유모세포에 의해 생산된다.
(2) Epo와 함께 적혈구계 원시세포와 BFU-E의 증식과 CFU-E 원시세포로의 분화를 자극한다.
(3) BFU-E 원시세포는 Epo 자극 단독일 때보다 덜 둔감하다.
c. 안드로겐은 Epo 방출을 증가시킨다. 반면, 에스트로겐과 코티코스테로이드는 Epo 방출을 감소시킨다. 그러나 이 효과는 임상적으로 큰 의미가 없다.
d. 갑상선 호르몬과 뇌하수체 호르몬은 조직의 산소요구량을 변화시켜 적혈구생산을 변화시킨다.

병리학(Pathology)은 해부병리학(Abatomic Pathology)과 임상병리학(Clinical Pathology)으로 크게 나뉜다. 해부병리학은 주로 부검이나 생검 등을 통해 형태학적 소견으로 질병을 진단하는 학문이지만, 임상병리학이란 살아있는 사람이나 동물에서 채취되는 검체에서 세포성분이나 분자성분을 검사함으로써 질병을 진단하고 선별하며, 치료 및 예후 판정에 정보를 제공하는 학문이다.
의학 분야에서 임상병리학의 영역은 매우 광범위하여 빈혈, 혈액종양, 골수질환, 뇌 척수액 검사를 포함한 진단혈액학과 전해질, 요 검사 및 간 기능 검사 등을 포함한 임상화학, 그리고 임상 미생물학, 진단 면역학, 진단세포학, 분자유전학, 세포유전학 및 검사 정보학 등으로 세분한다.
이 책 “최신수의임상병리학(最新獸醫臨床病理學)”은 미국 Blackwell Publishing사에서 펴낸 Latimer K.S., Mahaffey E.A., 및 Prasse K.W.가 지은 “Duncan and Prasse's Veterinary Laboratory Medicine: CLINICAL PATHOLOGY” 제4판을 2년여에 걸쳐 완역한 것이다.
이 책은 각종 수의임상병리학 서적 중에서도 소동물 뿐만 아니라 여러 동물을 대상으로 하고 있으며, 종합적으로 다양한 임상병리 항목을 다룬 수준 높은 교과서이다. 특히 책의 후반부에는 35개의 각종 임상병리 증례를 열거하고 이를 자세한 해설과 함께 해당 질병의 병리기전을 밝히고 있다. 이는 임상 수의사들이나 임상병리학을 공부하는 학생들에게는 크게 도움이 될 수 있는 좋은 참고 자료가 되고 있어서 수의임상병리학 교과서로써 미국 조지아 학파들이 이룬 걸작이라는 평가를 받고 있었다.
국내 의학 분야에서는 2002년에 임상병리학 Clinical Pathology에서 그 명칭을 진단검사의학 Laboratory Medicine으로 바뀌었으나 세계적으로 임상병리학 Clinical Pathology이라는 명칭을 버릴 이유가 없다며 그대로 대부분 쓰고 있는 것이 사실이며 우리나라 수의학 교과과정에서도 임상병리학이라는 명칭을 그대로 쓰고 있다.
병리학은 질병의 본질을 규명하며 진단하는 학문이다. 이는 기초과목이 아닌 핵심적인 임상과목이 된지 오래다. 해부병리학과 함께 임상분야 질병 진단의 중요한 필수과목인 임상병리학은 수의학이 발달한 선진 구미가 아니더라도 임상병리학 교수는 질병의 학문인 병리학을 전공하고 있는 병리의사나 병리수의사 출신이어서 같은 학과의 일원으로, 또한 같은 병리학회 회원으로 활동을 하고 있는데 우리나라에서 그렇지 않은 것은 잘못된 일이고 시정되어야 할 일이다.
본 역저는 “임상수의사를 위한 진단세포학 Diagnostic Cytology for Practitioners”이라는 주제로 현 미국수의병리학회(ACVP)장 Dr. Donald Meuten과 전 회장들인 Dr Mary Anna Thrall 및 Dr. Paul Stromberg 교수들을 초청하여 전남대학교에서 진단세포학을 총 망라한 국제학술심포지엄을 만추의 계절에 연 3일간 개최하면서 이를 기념해 펴낸다. 미국 C. L. Davis 수의학재단 한국지부와 AFAVAS를 이끌며 펼치는 학술대회이지만 정년 3개월을 앞두고 주관하는 역자로서는 “수의병리학이 더 크게 숨쉬는 세상을 꿈꾸며 Dreaming for the better world of Veterinary Pathology”라고 외치는 캐치프레이즈임을 역설한다.
이 역저가 출판될 수 있도록 많은 노력을 해주신 전남대학교출판부 박방배 과장과 윤화정 편집인 등 여러분들께 깊은 사의를 표해 마지않는다.

2009년 11월 5일
역자 박남용