만성 중증 아토피 피부염 환자의 말초 혈액 단핵구에서 substance P가 interleukin-12와 interferon-gamma 생성에 미치는 영향

Abstract

In atopic patients, allergen-specific T cells have expressed the Th2 phenotype. It is known that interleukin-12 (IL-12) is a major cytokine for the induction of Th1 responses and a reduced release of IL-12 is closley related to reduced production of interferon-gamma (IFN-γ). Recently SP positive nerve fibers expressing increased IL-12 and elevated level of this neuropeptide have been reported in AD patients. This study was designed to examine the effect of SP and its fragment on the production of IL-12 and IFN-γ from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in chronic severe atopic dermatitis (AD) patients. We aimed to establish whether this neuropeptide acted on PBMCs to affect these cytokine release and to establish neuro-immunomodulatory effects in chronic severe AD patients. The effects of SP and SP fragment on the production of IL-12 and IFN-γ in Staphylococcus aureus Cowan I strain stimulated PBMCs cultures for 24 hours were analysed in fifteen chronic severe AD patients, and non-atopic individuals as a control by enzyme-linked immunosorbent assay. The amount of IFN-γ mRNA in the stimulated PBMCs was analysed by reverse transcription-polymerase chain reaction. The results were as follows : 1. Base cytokine profiles of AD patients showed significantly decreased IL-12 and IFN-γ than non-atopic controls, respectively (p<0.05). 2. In AD patients, SP and SP4-11 had a significant enhancing effect on IL-12 at the concentration of 10-8 M and 10-6 M compared to other low concentrations (p<0.05). In contrast, SP1-4 fragment didn t show IL-12 production. 3. In AD patients, 10-8 M and 10-6 M SP and SP4-11 showed significant percentage enhancing effect on IL-12 (p<0.05). 4. In AD patients, SP and SP4-11 had a significant enhancing effect on IFN-γ at the concentration of 10-8 M and 10-6 M compared to other low concentrations (p<0.05). In contrast, SP1-4 fragment didn t show IFN-γ production. 5. In AD patients, 10-8 M and 10-6 M SP and SP4-11 showed significant percentage enhancing effect on IFN-γ (p<0.05). 6. IL-12 and IFN-γ up-regulatory effects of SP were reversed by spantide, a SP antagonist (p<0.05). 7. IFN-γ mRNA expression was pronounced at 10-8 M and 10-6 M SP.

These data may suggest that SP and SP4-11, carboxyl terminal of SP, may involve in the immunomodulation of chronic severe AD patients by up-regulating IL-12 and IFN-γ production. But SP1-4, amino terminal of SP, has no modulatory effect on the cytokine production of AD patients. ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Key words : chronic severe atopic dermatitis, substance P, interleukin-12, interferon-gamma ; 아토피 피부염은 피부 병변과 말초 혈액의 항원 특이성 T 림프구에서 Th2 사이토카인 생성이 증가되고 Th1 사이토카인이 감소하는 면역학적 이상을 보인다. Interleukin-12 (IL-12)는 Th1형 반응을 유도하는 사이토카인으로 interferon-gamma (IFN-γ) 생성과 밀접한 관련이 있으며 아토피 피부염에서 IL-12와 IFN-γ 생성이 감소한다고 알려졌다. 그러나 최근에는 만성 아토피 피부염 환자의 병변에서 IL-12와 IFN-γ 생성이 증가된 경우가 보고되었고 신경펩티드인 substance P (SP)의 농도가 높으며 SP 양성 신경에서 IL-12 표현 증가가 관찰되어 신경펩티드와 사이토카인의 관련성에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 아토피 피부염의 병리 기전에 관여할 것으로 생각되는 신경-면역학적 조절 기전을 이해하기 위하여 만성 중증 아토피 피부염에서 SP가 IL-12와 IFN-γ 생성에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험 방법으로는 15명의 만성 중증 아토피 피부염 환자와 정상 대조군의 말초 혈액 단핵구를 분리하여 0.075 % w/v 의 Staphylococcus aureus Cowan I strain (SAC) 자극 하에 다양한 농도의 완전 SP와 SP의 절편인 SP1-4 (SP 아미노기 말단), SP4-11 (SP 탄산기 말단)을 첨가하여 24시간동안 배양한 후 ELISA를 이용하여 IL-12와 IFN-γ의 양을 측정하였으며, SP 자극에 따른 말초 혈액 단핵구의 IFN-γ mRNA 변화를 reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR)을 이용해 측정하였다. 실험 결과 SP 자극이 없는 상태에서는 대조군에 비해 환자군에서 IL-12와 IFN-γ 생성이 감소되어 있었다. 환자군을 SP와 SP4-11으로 자극한 경우 10-8 M과 10-6 M에서 더 낮은 농도에 비해 IL-12와 IFN-γ 생성이 증가하였다. IL-12와 IFN-γ의 증가율은 10-8 M과 10-6 M의 SP와 SP4-11으로 자극할 때 대조군에 비해 높았으며, 이렇게 증가된 IL-12와 IFN-γ 생성은 SP의 길항제인 spantide 처리시 감소하였다. 반면 SP1-4는 IL-12와 IFN-γ의 생성을 유도하지 못하였다. RT-PCR에서는 10-8 M과 10-6 M의 SP로 자극했을 때 IFN-γ mRNA 발현이 증가되었다. 본 실험을 통해 만성 중증 아토피 피부염 환자의 말초혈액 단핵구에서 SP와 SP4-11이 IL-12와 IFN-γ 생성 조절에 관여하며, SP1-4는 IL-12나 IFN-γ 생성을 유도하지 않음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 만성 중증 아토피 피부염에서 Th2 사이토카인이 오히려 저하되고 IL-12와 IFN-γ 같은 Th1 관련 사이토카인이 증가한다고 한 최근의 보고와 유사하며, 만성 중증 아토피 피부염 병변에서도 SP 작용으로 IL-12와 IFN-γ 생성 증가가 유도되는 신경-면역학적 조절 기전이 관여함을 보여주었다. 또한 IFN-γ를 증가시키는 것으로 보아 SP가 아토피 피부염의 만성화에는 직접 관여하지 않을 것으로 생각되었다.