크레아틴 인산화효소(creatine phosphokinase, CPK)는 크레아틴 키나제(creatine kinase, CK)라고도 불리며, EC 2.7.3.2로 분류되는 효소이다. 이 효소는 크레아틴(creatine)과 아데노신 삼인산(ATP)을 이용하여 포스포크레아틴(phosphocreatine, PCr)과 아데노신 이인산(ADP)을 생성하는 가역적 반응을 촉매한다. 이 반응은 가역적이므로, 반대로 포스포크레아틴과 ADP로부터 ATP를 생성하는 것도 가능하다.
크레아틴 인산화효소는 1934년 K. Lohmann에 의해 근육 조직에서 처음 발견되었으며, 이후 80년 이상 집중적으로 연구되어 온 효소이다. 이 효소는 분자량 약 82kDa의 비교적 작은 효소로, 세포질과 미토콘드리아 모두에서 발견된다. 세포질형 CK는 약 42kDa의 두 개의 폴리펩타이드 소단위(subunit)로 구성된 이량체(dimer)이며, 소단위의 종류에 따라 M형(근육형, muscle type)과 B형(뇌형, brain type)으로 구분된다. 이 두 소단위의 조합에 따라 세 가지 세포질 동종효소(isoenzyme)가 형성된다: CK-MM(골격근형), CK-MB(심장형), CK-BB(뇌형). 이 외에도 미토콘드리아에는 두 가지 형태의 CK(유비쿼터스형 uMt-CK와 육종형 sMt-CK)가 존재하며, 이들은 주로 팔량체(octamer) 구조를 이룬다.
생리적 기능 측면에서 크레아틴 인산화효소는 세포 에너지 항상성 유지에 핵심적인 역할을 한다. 미토콘드리아에서 생성된 ATP를 이용하여 포스포크레아틴을 합성하고, 이 포스포크레아틴은 세포질로 이동하여 ATP가 소비되는 부위(근육 수축, 이온 펌프 등)에서 다시 ATP를 재생성하는 데 사용된다. 이러한 과정은 '포스포크레아틴 셔틀(PCr/Cr-shuttle)' 또는 '회로(circuit)'라고 불리며, 에너지 요구량이 높고 변동이 심한 조직(골격근, 심장, 뇌 등)에서 특히 중요하다.
임상적으로 크레아틴 인산화효소는 혈액 검사를 통해 측정되며, 조직 손상의 지표로 사용된다. 정상 참고 범위는 성인 남성의 경우 약 46~171 U/L, 여성의 경우 약 34~145 U/L(IFCC 37°C 기준법 기준)이나, 검사 방법과 실험실에 따라 차이가 있을 수 있다. 근육 손상 시 CK가 혈류로 유출되어 혈중 농도가 상승한다. 주요 임상적 의의는 다음과 같다:
- 심근경색(acute myocardial infarction): 증상 발생 후 4~6시간부터 상승하기 시작하여 18~24시간에 최고치에 도달하고 48~72시간 후 정상화된다. CK-MB 동종효소가 심근 손상에 더 특이적이나, 현재는 트로포닌(troponin) 검사가 더 정확하여 널리 대체되고 있다.
- 횡문근융해증(rhabdomyolysis): 심각한 골격근 손상 시 CK가 크게 상승하며(1,000 IU/L 이상), 5,000 IU/L 이상이면 중증으로 간주된다.
- 근이영양증(muscular dystrophy): 특히 뒤시엔형 근이영양증(Duchenne muscular dystrophy)에서 CK 활성이 현저히 증가한다.
- 갑상선 기능 저하증(hypothyroidism): 약 60%의 환자에서 CK가 상한 참고치의 약 5배까지 상승할 수 있다.
- 약물 부작용: 스타틴(statin) 계열 약물이 CK 상승 및 횡문근융해증을 유발할 수 있다.
CK가 감소하는 경우는 결합조직질환(류마티스 관절염, 전신성 홍반성 루푸스), 갑상선 기능 항진증, 활동량이 적은 노인 환자 등에서 관찰될 수 있다.
크레아틴 인산화효소는 모든 척추동물과 많은 무척추동물(해면동물, 환형동물, 극피동물 등)에서 발견되며, 포스파겐 키나제(phosphagen kinase) 계열에 속한다. 진화적으로는 아르기닌 키나제(arginine kinase)로부터 유전자 중복을 통해 분화된 것으로 추정된다.
