소아의 재발성 편도염 조직에서 사이토카인과 cyclooxygenase 발현 조절에 관한 연구

Abstract

Recurrent tonsillitis is one of the major indications for tonsillectomy. During inflammation, both cytokines and prostaglandins, metabolites of the arachidonic acid pathway, are produced. Prostanoids are converted from arachidonic acid via cyclooxygenase (COX), which has two isoforms, COX-1 and COX-2. It has recently shown that prostanoids may have a novel role in mediating cytokine release in some cells. However, the regulation of cytokines and COX expression in palatine tonsil has not been reported yet. We investigated the baseline expression of interleukin (IL)-6, IL-8, COX-1 and COX-2 in palatine tonsils from pediatric recurrent tonsillitis. The effects of pro-inflammatory cytokines (IL-1 β and TNF-α) and dexamethasone were evaluated. The regulation of IL-6, IL-8, COX-1 and COX-2 was investigated using inhibitors of transcription (actinomycin D) and translation (cycloheximide). Palatine tonsils were obtained from 12 children with recurrent tonsillitis during elective tonsillectomy and adenoidectomy. Eight groups were established (TPC group: tissue primary culture only, CYT group: treated with pro-inflammatory cytokines, IL-1β and TNF-α, DEX group: treated with dexamethasone, CYT+DEX group: treated with pro-inflammatory cytokines and dexamethasone, ACT group: treated with actinomycin D, CYT+ACT group: treated with pro-inflammatory cytokines and actinomycin D, CHX group: treated with cycloheximide, CYT+CHX group: treated with pro-inflammatory cytokines and cyclohexlmide). In all of these groups, IL-6, IL-8, COX-1 and COX-2 mRNAs and COX-1 and COX-2 proteins were analyzed by reverse transcriptase-polymerase chain reaction and Western blot, respectively. Student's t-test was used to determine statistical significance between the experimental groups. The baseline expression of IL-6, IL-8, COX-1 and COX-2 mRNAs was detected although tonsillectomy was done in the silent phase without acute infection, The culture of tonsil tissue with pro-inflammatory cytokines increased the expression of IL-6, IL-8 and COX-2 mRNAs and COX-2 protein. The expression of IL-6, IL-8 and COX-2 mRNAs and COX-2 protein induced by pro-inflammatory cytokines was significantly inhibited by dexamethasone and actinomycin D. On the contrary, cycloheximide had no effect on the expression of IL-6, IL-8 and COX-2 mRNAs and COX-2 protein. Pro-inflammatory cytokines and dexamethasone had no effect on COX-1 mRNA and protein expression. Tonsil tissues isolated from pediatric recurrent tonsillitis are in the constant inflamed state. The expression of COX-2 mRNA induced by pro-inflammatory cytokines is accompanied by the induction of IL-6 and IL-8 mRNAs. The regulation of these effects occurs at transcriptional level. Furthermore, the regulation of cytokines and COX-2 may provide an understanding of mechanism of prostanoids synthesis in chronic tonsillitis.;재발성 편도염은 편도 절제술의 중요한 적응증 중의 하나이다. 염증 반응동안 사이토카인 뿐만 아니라 프로스타글란딘(prostaglandin, PG) 도 생성된다 PG는 cyclooxygenase (COX)에 의해 아라키돈산으로부터 전환되며 COX는 COX-1과 COX-2의 두 가지 동종 효소로 나뉜다. 최근 여러 세포에서 COX 및 PG가 사이토카인 분비를 매개하는 중요한 역할을 한다는 보고가 있으나 편도에서 사이토카인과 COX 발현 조절에 대해서는 알려진 사실이 없다. 본 연구에서는 소아의 재발성 편도염 조직에서 interleukin (IL)-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 발현과 COX-1, COX-2 단백질 생성을 정량적으로 측정하고 전구염증성 사이토카인인 IL-lβ와 tumor necrosis factor-α (TNF-α), 항염증성 물질인 dexamethasone의 영향을 조사하였다. 또한 전사과정 억제제인 actinomycin D, 번역과정 억제제인 cycloheximide가 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 및 단백질 발현에 미치는 영향을 조사하여 만성 편도염의 염증 반응에서 사이토카인과 COX의 발현 조절을 규명하고자 하였다. 만성 편도염 및 아데노이드 비대로 편도 및 아데노이드 절제술을 받은 12명 소아의 편도 조직을 이용하였다. 조직 일차 배양군(TPC군), IL-1β와 TNF-α 처리군(CYT군), dexamethasone 처리군(DEX군), IL.-1β, TNF-α와 dexamethasone 동시 처리군(CYT+DEX군) cycloheximide 처리군(CHX군), cycloheximide 전처리 후 IL-1β와 TNF-α 처리군(CYT+CHX군), actinomycin D 처리군(ACT군), IL-1β 와 TNF-α 처리 후 actinomycin D 처리군(CYT+ACT군) 등 8개 군으로 나누었다. 각각의 군에서 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 발현은 역전사-중합효소 연쇄 반응으로 조사하였고 COX-1, COX-2 단백질 생성 정도는 Western blot 방법으로 확인하였다. 전구염증성 사이토카인의 영향을 보기 위해 TPC군과 CYT군에서 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA와 COX-1, COX-2 단백질을 비교하였고, dexamethasone의 영향을 보기 위해 TPC군과 DEX군, CYT군과 CYT+DEX군을 비교하였다. Actinomycin D의 영향을 보기 위해 TPC군과 ACT군, CYT군과 CYT+ACT군을, cycloheximide의 영향을 보기 위해 TPC군과 CHX군, CYT군과 CYT+CHX군을 통계학적으로 비교 분석하였다. 급성 염증이 없는 상태의 편도 조직에서 IL-6, IL-8 mRNA, COX-1, COX-2 mRNA와 단백질이 발현되었다. 편도 조직에서 전구염증성 사이토카인에 의한 염증은 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA, COX-2 단백질 생성을 증가시켰으나 COX-1 mRNA와 단백질에 대한 작용은 미약하였다. Dexamethasone은 사이토카인에 의해 유도된 IL-6, B.-8, COX-2 mRNA와 단백질 발현을 억제하였다. Actinomycin D는 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA와 단백질 생성을 억제하였으나 cycloheximide는 전구염증성 사이토카인에 의해 유도된 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA와 단백질 생성에 큰 영향을 미치지 않았다. 전구염증성 사이토카인으로 유도된 IL-6와 COX-2 mRNA는 dexamethasone, cycloheximide, actinomycin D에 대한 변화 정도가 유사한 상관관계를 보였다. 결론적으로, 소아의 재발성 편도염의 편도 조직에서 전구염증성 사이토카인에 의한 COX-2 mRNA 발현은 IL-6와 IL-8 mRNA 발현을 수반하고 dexamethasone에 의해 발현이 억제되며, 특히 편도 염증 반응 기전에 IL-6와 COX-2가 연관성이 있음을 추정할 수 있다. 이러한 전구염증성 사이토카인에 의한 COX-2 mRNA 발현 유도는 전사 수준에서 조절되는 것으로 판단된다.