Address reprint requests to Youngsub Eom, MD, PhD Department of Ophthalmology, Korea University Ansan Hospital, 123 Jeokgeum‐ro, Danwon‐gu, Ansan 15355, Korea 서 론
경성가스투과 콘택트렌즈(rigid gas permeable)는 산소투과율(oxygen permeability; Dk)과 습윤성이 우수한 경성산소투과재질로 만들어진 콘택트렌즈이다. 경성가스투과 콘택트렌즈는 기존 렌즈에 비해 산소투과율을 향상시켰을 뿐만 아니라[1], 각막 위에서 새로운 굴절면을 형성하여 굴절이상의 교정과 함께 원추각막과 같은 불규칙 각막에서도 시력 향상을 제공할 수 있다[2]. 경성가스투과 콘택트렌즈는 기존 콘택트렌즈에 비해 우수한 산소투과율을 가진다는 장점이 있지만[1,3], 올바른 환자 선택과 렌즈 장착에서 발생하는 문제점의 적절한 해결을 통한 렌즈처방이 필요하고[4], 렌즈 처방 후 적응기간이 필요하다[5].
경성가스투과 콘택트렌즈를 착용하고 있는 동안 만성 저산소증에 의해 각막상피에서 먼저 대사성 산증과 호흡성 산증이 발생한 후 각막기질로 확산되어 각막기질의 pH는 감소하게 된다[6]. 대사성 산증은 혐기성 대사과정 중에서 축적된 젖산에 의해 발생하게 되고, 호흡성 산증은 경성가스투과 콘택트렌즈에 의한 이산화탄소 배출 차단의 결과인 이산화탄소 축적(고탄산증)에 의해 발생한다[7]. 이러한, 각막의 산증과 함께 경성가스투과 콘택트렌즈의 단단한 재질은 각막에 여러가지 생리변화를 유발하게 된다. 이에 본 종설에서는 경성가스투과 콘택트렌즈 착용 시 발생하는 각막의 생리변화에 대해 정리하였다.
본 론
각막의 구조
각막은 투명한 무혈관 조직으로, 각막상피, 보우만층, 각막기질, 데스메막, 각막내피로 구성되어 있다. 각막상피는 비각질중층편평상피세포(nonkeratinized stratified squamous epithelium)로 이루어지며, 세포사이공간은 치밀이음부로 연결되어있다[8]. 각막상피의 표면세포에 있는 미세융모는 세포의 표면적을 넓히고, 막점액인 glycocalyx와 함께 각막 표면의 습윤성을 증가시킨다[9]. 각막상피의 원주형기저세포는 주변세포와 서로 맞물려 있으며 특화된 부착복합체인 반결합체, 고정원섬유 및 고정플라크로 고정된다[8]. 각막기질은 프로테오글리칸 매트릭스 내에 평평한 층판 형태로 배열된 콜라겐원섬유로 구성되며, 콜라겐원섬유의 매우 좁고 균일한 간격으로 인해 각막의 투명성을 유지한다. 각막기질세포는 콜라겐원섬유 층판 사이에 위치하여 틈새이음으로 연결되어 있다. 각막내피는 물과 영양분이 이동할 수 있는데, Na+/K+ 활성화 이온 펌프를 통해 각막에서 방수로 나트륨(Na+) 및 중탄산염(HCO3‐) 이온을 이동시켜 각막기질내의 물이 빠져나가게 하여 각막 부종이 생기지 않게 한다[10].
뮤신볼(mucin balls)
뮤신볼은 경성가스투과 콘택트렌즈 또는 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈 착용과 관련이 있으며, 세극등현미경으로 관찰할 때 낮은 배율에서는 회색 점으로 보이고, 높은 배율에서는 크림‐회색으로 보인다. 뮤신볼은 각막상피에 고정되어 있으며, 크기는 10‐200 μm로 다양하고 원형 또는 난형으로 나타난다(Fig. 1) [11,12].
뮤신볼이 형성되는 원인은 우선 콘택트렌즈 재질의 낮은 점액 부착율로 설명할 수 있다. 점액 부착율이 낮은 재질의 콘택트렌즈를 착용하게 되면, 콘택트렌즈 쪽으로 뮤신의 이동과 흡수가 안 되어 각막 쪽에 뮤신이 침착되고 뮤신볼이 형성될 수 있다. 또 다른 가설에서는 콘택트렌즈 착용 시 렌즈 뒤쪽 눈물층의 수성 성분이 줄어들면서 눈물층이 매우 얇아지게 되고, 상대적으로 뮤신의 농도가 증가하게 되는데, 눈깜박임과 렌즈 이동에 의한 전단력으로 뮤신 성분이 구르게 되면서 뮤신볼이 형성된다고 설명된다[13].
뮤신볼은 렌즈피팅 및 모듈루스(modulus)의 변화로 발생을 줄일 수 있으며, 밤새 착용에서 더 흔하게 발생하므로 일회용 렌즈의 주간 착용으로 뮤신볼 발생을 예방할 수 있다[14].
각막상피의 형태 변화
경성가스투과 콘택트렌즈를 착용하는 경우 각막상피의 두께는 약 10% 얇아지고, 크기는 10‐30% 증가한다고 보고된다[15,16]. 하지만, 소프트 콘택트렌즈인 하이드로겔 콘택트렌즈와 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈 착용에서는 이러한 각막상피의 변화는 관찰되지 않는다. 경성가스투과 콘택트렌즈 착용에서 각막상피의 두께가 얇아지고 크기가 커지는 이유에 대한 가설로 각막상피 재생의 둔화에 의해 각막상피의 형태 변화가 발생한다는 설명이 있다. 경성가스투과 콘택트렌즈를 착용하는 경우 각막상피세포는 보다 오랜 시간 동안 표면에 유지하게 되어, 상피세포의 두께는 감소하고 옆 방향으로 크기가 커질 수 있는 시간을 제공한다[17]. 또 다른 가설에서는 경성가스투과 콘택트렌즈의 단단한 재질에 의한 기계적 압축으로 각막상피의 두께가 얇아지고 크기가 커진다고 설명한다[18].
각막상피 장벽 기능 감소
경성가스투과 콘택트렌즈 착용은 각막상피 장벽 기능을 감소시킨다. 각막상피 장벽 기능의 감소는 경성가스투과 콘택트렌즈 착용에 의한 저산소증과 눈물 정체에 의해 발생하는 것으로 생각된다. 경성가스투과 콘택트렌즈 착용자의 눈물층을 플루오레신으로 염색하였을 때, fluorophotometer를 통해 각막기질로의 투과가 관찰된다[19].
각막 짓무름과 염색(corneal erosions and staining)
3시9시각막미란은 경성가스투과 콘택트렌즈 착용자에서 관찰될 수 있는 대표적인 각막염색 양상이다. 3시9시각막미란은 경성가스투과 콘택트렌즈의 가장자리 부분에서 눈물층이 매우 얇아지게 되면서 노출각막염과 각막패임과 같은 원리로 각막 염색이 발생하게 된다. 3시9시각막미란은 결막충혈을 동반하며, 불완전하고 감소된 눈깜박임과 관련이 있으며 3시, 9시 방향에 발생한다[21].
3시9시각막미란을 치료하기 위해서는 증례별로 3시9시각막미란 발생의 정확한 원인을 아는 것이 필요하며, 실제 임상에서 치료가 어려운 경우도 있다. 이전 연구들에서 제시되는 3시9시각막미란을 위한 치료방법에는 가장자리들림(edge lift), 가장자리 두께와 모양, 후면모양, 전체직경, 후면광학부반경(back optic zone radius)과 같은 콘택트렌즈 파라미터를 변화시키는 것과 렌즈의 적절하고 부드러운 이동, 중심잡기, 표면 습윤성에 대한 평가가 포함된다. 또한, 눈깜박임 운동과 눈물 보충도 치료에 도움이 된다[21].
각막기질세포 밀도와 지각 감소
각막기질세포는 앞쪽 기질보다 뒤쪽 기질에서 더 조밀하게 배열되어 있고, 뒤쪽 기질의 핵이 더 크고 평평하다. 콘택트렌즈를 착용하면, 각막기질세포의 밀도가 감소된다고 보고되며 앞쪽 기질에서는 기질세포 밀도가 약 18‐30% 감소하고, 뒤쪽 기질에서는 약 7‐18% 감소한다고 보고된다[25,26]. 각막기질세포 밀도 감소는 경성가스투과 콘택트렌즈 착용보다 소프트 콘택트렌즈 착용에서 더 많이 발생하는 것으로 보고된다[27].
콘택트렌즈를 착용할수록 각막지각은 감소하게 되는데, 경성가스투과 콘택트렌즈 착용자에서 소프트 콘택트렌즈 착용자에 비해서 4배 이상 각막지각 감소가 발생하며, 착용 기간이 길어질수록 착용 기간에 비례해 각막지각 감소가 심해진다[28].
각막기질 혼탁
콘택트렌즈를 착용하는 경우 각막기질에 1.5‐5 μm의 다양한 크기와 숫자의 흰색점 형태의 혼탁이 관찰될 수 있다[29]. 이러한 각막기질 혼탁이 발행하는 병리 및 원인은 알려져 있지 않지만, 콘택트렌즈 관리 용액에 대한 알레르기 반응 또는 각막기질과 내피의 만성적인 무산소증에 의해 발생하는 것으로 설명된다.
주변부 궤양
콘택트렌즈 유발 주변부 궤양은 렌즈 착용으로 발생한 상피 소실과 흉터 형성과정에서 윤부 혈관으로부터 이동해 온 중성구의 침윤으로 발생한다. 이러한 각막기질 침착은 일반적으로 증상이 없거나 경미한 불편감을 호소한다. 렌즈 착용에 의한 상피 찰과상이 있는 경우 황색 포도상구균에서 방출되는 독소에 의해 발생하게 되며, 나이가 젊은 경우, 밤새 착용하는 경우 각막기질 침착 발생의 위험이 증가한다[30].
콘택트렌즈 유발 주변부 궤양은 미생물각막염과 감별하는 것이 중요하다. 콘택트렌즈 유발 주변부 궤양은 포도상구균에서 방출된 독소에 대한 염증 반응으로 나타나며, 증상이 없는 경우부터 중등도의 통증까지 다양하게 나타날 수 있다. 관찰되는 각막기질 침착은 일반적으로 크기가 작고 한 개의 경계가 명확한 원형이며, 전방 염증 반응이 발생하는 경우는 드물다. 반면, 콘택트렌즈 착용에서 발생한 미생물각막염은 중등도부터 심한 통증을 보일 수 있고, 심한 시력저하와 충혈, 분비물과 눈물 흘림이 동반될 수 있다. 병변의 크기는 1 mm보다 크면서, 경계가 불규칙한 여러 개로 나타날 수 있고 전방 염증반응이 흔하게 관찰된다[31].
콘택트렌즈 유발 주변부 궤양의 경우 렌즈 착용을 중단하고 궤양이 없어질 때까지 기다리는 것이 필요하며, 보통 치료 없이 치유되기도 한다. 반면, 미생물각막염의 경우 즉시 렌즈 착용을 중단하여야 하며, 각막 세균배양검사와 항생제 치료가 필요하다. 치료하지 않는 경우 악화되며, 치료 후에도 흉터가 남거나 각막에 혈관화가 진행되어 시력 손실이 발생할 수 있다.
각막내피 낭포(endothelial blebs)
콘택트렌즈를 착용하는 경우 각막내피 경면현미경 검사에서 빛이 반사되지 않아 국소 모자이크 형태로 검게 보이는 각막내피 낭포가 관찰될 수 있다[32]. 각막내피 낭포는 각막내피의 국소 부종에 의해 발생하는데, 각막내피 부종 발생 시 데스메막쪽으로는 저항이 커서, 상대적으로 저항이 작은 방수 쪽으로 부종이 발생하게 된다. 각막내피세포가 방수 쪽으로 부종이 발생하여 부풀어 오르게 되면 경면현미경 검사에서 빛이 제대로 반사되지 않아 검게 관찰된다. 각막내피 부종은 콘택트렌즈 착용에 의한 저산소증이 혐기성 대사를 증가시키고, 이에 따른 고탄산증과 젖산의 축적에 의한 산성화로 발생한다[24]. 산소전달률이 낮은 콘택트렌즈일수록 각막내피 낭포를 더 많이 유발한다고 보고되며, 동일한 산소전달률을 가질 때 경성가스투과 콘택트렌즈와 소프트 콘택트렌즈 사이에는 각막내피 낭포 발생의 차이가 없었다[32].
결 론
경성가스투과 콘택트렌즈 착용 시 발생하는 각막의 생리 변화에는 각막상피에 침착되는 뮤신볼, 각막상피 두께 감소 및 크기 증가, 각막상피 장벽 기능 감소, 각막 짓무름과 염색, 각막기질세포 밀도와 지각 감소, 각막기질 혼탁, 콘택트렌즈 유발 주변부 궤양, 각막내피 낭포, 각막내피 다면성 증가, 각막 형태 변화 등이 있다. 경성가스투과 콘택트렌즈 착용과 관련된 각막의 생리변화의 정확한 기전을 모르는 경우가 많지만, 다수의 경우에서 콘택트렌즈 착용에 따른 만성 저산소증과 고탄산증에 의한 내피세포의 산성화와 단단한 재질에 의한 기계적 영향으로 설명하고 있다. 콘택트렌즈 착용에 따른 각막의 생리변화를 숙지하여, 환자에게 적절한 교육과 함께 올바른 렌즈 처방이 필요하겠다.
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