치료 전후 근나종나 병변내 사이토카인 발현과 세포 표현

Abstract

Leprosy is a chronic infectious disease caused by Mycobacterium lepra, which is an obligate intracellar pathogen. It presents broad spectrum of clinical forms depending on the host s immune response, in particular, cell-mediated immune response. At the tuberculoid pole, patients exhibit a strong immune response to M. leprae, which shows a gradual decline along the leprosy spectrum from tuberculoid to lepromatous leprosy. At the lepromatous pole, patients exhibit a defective cell-mediated immune response to M. leprae. Cytokines act as a molecular signal for communication between cells of the immune system and play a role in the CMI response of leprosy patients. Cytokines were implicated in the development and/or perpetuation of the inflammatory events in leprosy and cytokine dysregulation was proposed to be responsible for the selective defect of the CMI response to M. leprae in lepromatous leprosy patient. Distinct patterns of T cell cytokine production have been shown to influence the outcome of infection. The purpose of this study was to determine dynamics of cytokine expression, T cell and macrophage populations using RT-PCR and immunohistochemical stainging method, in the lesions taken serially in early part of World Health Organization-Multiple Drug Therapy(WHO-MDT) in BL patients. The results are summarized as follows: 1. Cytokine mRNA expression, detected by RT-PCR, changed as follows: TNF-α, initially showed no consistent change, increased 6 months after MDT. IFN-g and IL-10 showed decreasing tendency initially, but failed to show any consistent increase or decrease after 6 months. IL-4, known to be expressed in lepromatous leprosy, was not detected in our patients. IFN-g mRNA was expressed in 9 of 10 patients before treatment. 2. In reactional states, mRNA expression of TNF-α, IFN-γ, IL-10 was increased in 2 patients but decreased in 1 patient compared to baseline. 3. Ratio of TNF-α positive cells decreased during MDT compared to baseline(p<0.05), but ratio of cells expressing IFN-γ showed no significant change after MDT. 4. Only CD68 positive cells decreased after MDT(p<0.05). CD4, CD8, CD56, CD57 and gd-TCR antibody positive cells showed no significant change after MDT. 5. CD8 positive cells slightly predominated over CD4 positive cells (CD4/CD8 0.799±0.373) but no significant change was noted after MDT. In conclusion, distinct patterns of T cell cytokine production have been shown to influence the outcome of leprosy, but reason for the inadequate response of the lepromatous patients is still uncertain. Variable treatment induced changes in cellular patterns and cytokine expression within BL lesion observed in this study suggest that complex mechanism of immune systems - including cytokine regulation and defect in macrophages - may exist and be involved in the pathogenesis of leprosy. ; 나병은 Mycobacterium leprae에 의한 만성 육아종성 감염질환으로 나균에 대한 숙주의 세포면역 정도에 따라 다양한 임상양상을 보인다. 나균 감염에 대한 방어에는 대식세포와 T세포에 의한 세포 면역반응이 중요한 역할을 한다. TNF-α는 주로 대식세포에서 생성되며 대식세포를 통한 산화질소(nitric oxide)의 생성을 증가시켜 미코박테리움의 성장을 억제하고, 육아종 형성을 증진시키고, 나반응시 조직 손상에도 중요한 역할을 하는 나병의 병리기전에 작용하는 중요한 사이토카인의 하나이다. Th1세포는 IL-2, IFN-γ 등을 통하여 세포 면역을 증가시켜서 감염에 대한 저항을 증가시키며, Th2 세포는 IL-4, IL-5, IL-10을 분비하여 체액 면역을 증가시켜서 진행성 감염을 나타낸다. IL-2, IFN-g등의 Th1 사이토카인은 결핵양형나 병변에, IL-4, IL-5, IL-10등의 Th2 사이토카인은 나종나 병변에서 우세함이 알려져 있다. 치료기간 동안에 병변 내에는 T 세포와 사이토카인을 생성하는 다른 세포의 역동적 변화가 많으며 이에 따라 사이토카인 분비에도 변화를 가져올 것으로 생각할 수 있으나, 지금까지 치료 전후의 병변 내 사이토카인이나 세포들의 변화를 비교한 연구는 거의 없었다. 본 연구는 나환자의 치료기간동안 병변 내에서 일어나는 면역학적 변화를 알아보기 위하여 국제보건기구 복합약물요법(WHO-MDT) 초기에 연속적으로 얻은 근나종나 신환 16명의 조직표본을 가지고 IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-10에 대한 RT-PCR을 시행하고, IFN-γ, TNF-α, IL-10 등의 사이토카인과 CD4, CD8, CD68, CD56, CD57, gd-TCR, S-100단백 등의 세포 표지자에 대한 항체로 면역조직화학 염색을 시행하여 치료 전과 치료 후에 나병 병변 내의 각종 세포들과 사이토카인의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 치료 4주 후에는 TNF-α mRNA 발현이 증가한 환자와 감소한 환자 수가 같았으나, 치료 6개월 후에는 증가한 환자가 60%로 가장 많았다. 2. 치료 4주 후에는 IFN-γ와 IL-10 mRNA발현이 감소하거나 변화가 없는 환자가 많았으나, 치료 6개월 후에 뚜렷한 증감의 경향을 보이지 않았다. 3. 근나종나 환자에서 잘 발현되지 않는 것으로 알려진 IFN-γ mRNA가 10명 중 1명을 제외한 모든 환자에서 치료 전에 관찰되었으며, IL-4 mRNA의 발현은 16명 모두에서 관찰할 수 없었다. 4. 나반응이 관찰된 3명중 2명에서 나반응 시에 TNF-α, IFN-γ, IL-10 mRNA의 뚜렷한 증가를 보였으나 1명에서는 모든 사이토카인의 감소를 보였다. 5. 면역조직화학 염색결과 TNF-α는 치료 전보다 치료 후에 감소했으나 (p<0.05), IFN-γ는 치료에 따른 유의한 변화를 보이지 않았고, IL-4 단백 발현세포는 관찰되지 않았다. 6. 세포 표지자에 대한 면역조직화학 염색결과 CD68 양성 세포들은 치료 전보다 치료 후 감소했다(p<0.05). 치료 후에 침윤된 세포수가 전반적으로 감소되었으나 CD4, CD8, CD56, CD57, gd-TCR 양성 세포 수는 치료 전후 유의한 차이를 보이지 않았다. S-100 단백 염색결과 표피 내 랑게르한스 세포는 관찰되지 않았다. 7. 치료 전 CD4/CD8 비율은 0.799±0.373으로 CD8 양성 세포가 CD4 양성 세포보다 약간 우세하였고, 치료 후 1.04±0.15로 증가하였으나 유의하지 않았다. 요약하면 RT-PCR방법으로 측정한 TNF-α는 치료 후 증가를 보였고, 치료 전 상당한 양의 발현을 보이던 IFN-γ는 치료 후에 일관된 증감이 없었으며, IL-10은 치료 후 뚜렷한 증감이 없었다. 치료 후 CD68양성 세포수가 감소한 것 이외에 병변 내 세포 수에 유의한 변화는 없었다. 치료 시작으로 항원에 의한 자극이 감소하였음에도 이러한 결과가 나온 것은 다균나 환자에서 6개월 정도의 치료로 병변 내 면역반응에 현저한 변화가 없었기 때문으로 생각할 수 있다. 또한 나병의 발생과 진행과정에는 복잡한 면역학적 기전이 작용하므로 단순한 Th1/Th2 사이토카인의 우세에 의한 것만으로는 설명하기 어려울 것이다. 본 연구 결과는 지금까지 거의 이루어지지 않았던 치료 초기의 피부 병변내 변화에 대한 연구이므로, 앞으로 치료 후반기의 결과와 종합하면 복잡하고 다양한 면역학적 소견을 이해 하고 향후 적절한 치료효과를 판정하거나 나반응의 발생을 예측하는데 도움이 될 수 있을 것으로 생각한다.