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1 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 2010 대한내과학회연구비결과보고 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 전남대학교의과대학알레르기내과학교실 고영일 Background/Aims: Natural killer T (NKT) cells have been reported to play a crucial role in the pathogenesis of asthma in a mouse model of acute asthma. However, the role for NKT cells in the pathogenesis of acute exacerbation in human asthma is not defined. Methods: Peripheral blood mononuclear cells and induced sputum were obtained at baseline and 8 hrs after challenges in 20 asthmatics who underwent bronchial provocation tests with Dermatophagoides farinae and 6 asthmatics who underwent aspirin inhalation challenges, or during exacerbation and convalescence in 9 asthmatics with acute exacerbation associated with upper respiratory tract infection. NKT cells were stained with 6B11 or anti-tcrvα24 monoclonal antibodies and analyzed with flowcytometric assays. Sputum cells, cytokines and chemokines were measured. Results: Blood CD4 + 6B11 + NKT cells were increased after allergen challenges compared with baseline in 8 asthmatics with positive response (p=0.04), but not in 12 asthmatics with negative response. Blood CD3 + 6B11 + NKT cells (p=0.04) and CD3 + Vα24 + NKT cells (p=0.04) were decreased after aspirin challenges compared with baseline in 5 asthmatics with positive challenge. Blood CD4 + Vα24 + NKT cells were decreased during exacerbation compared with during convalescence in asthmatics with infection-associated exacerbation (p=0.02). Blood CD4 + Vα24 + NKT cells were inversely associated with sputum eosinophils (Rs=-0.46, n=20, p=0.03). However, the frequencies of sputum NKT cells did not change. Various cytokines and chemokines were increased during infection-associated exacerbation. Conclusions: Blood NKT cells were decreased following aspirin challenge or during infection-associated exacerbation in asthmatics, suggesting that blood NKT cells might be mobilized to the lungs during acute exacerbation of asthma. Thus, NKT cells may play an important role in the pathogenesis of acute exacerbation in human asthma. Key Words: Asthma; Exacerbation; Natural killer T cells 서론천식은기도의만성염증성질환으로기도과민성과기도폐쇄의가역성을특징으로하며호전과악화를반복한다 1). 천식은흡입성스테로이드등의항염증약물로비교적잘조절되지만, 종종급성악화로응급실내원또는입원을하며, 중증악화의경우치료에도불구하고사망하기도한다. 천식은호흡기바이러스감염, 알레르겐또는직업성물질, 아스피린약물, 대기오염등에의해흔히악화된다 2). 천식악화로인한비용은천식으로인한의료비의상당부분을차지할뿐만아니라, 환자와가족들의삶의질을심각하게감소시킨다 3-5). 지난 50년간천식악화의빈도수와중증도를감소시키려는노력으로천식에대한신약물개발연구를지속해오고있으나 6), 천식악화의면역학적병인기전이잘알려져있지않아한계점을가지고있다. 최근천식의병인기전에서 natural killer T (NKT) 세포가중요한역할을하는것으로보고되고있다 7). NKT 세포는 NK 세포수용체와 αβ T 세포수용체 (αβ T cell receptor, αβ TCR) 를동시에가지고있는독특한 T 세포로, 활성화되면다량의 Th1/Th2 사이토카인을순식간 (90분이내 ) 에분비하여, 수지상세포 (dendritic cells), 자연살해세포 (natural killer cells), B 세포, CD4+/CD8+ 고식적 T 세포 (conventional T cells) 등에영향을미쳐강력한면역조절기능을나타낸다 8). NKT 세포는고식적 T 세포와는달리항원제시세포 (antigen-presenting cells) 의 class I 또는 II MHC 에의해제시되는단백질항원에반응하지않고, class I-like MHC 인 CD1d molecule에의해제시되는당지질 (glycolipid) 항원에의해반응하여활성화되는차이점이있다. 고식적 T 세포가다양한 TCR을가지는데반하여 NKT 세포는매우제한된수의 TCR을가지며, 쥐에서는 Vα14-Jα18 TCR 을, 사람에서는 Vα24-Jα18 TCR 을가진다 8-10). - S 416 -

2 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 - 이러한 TCR을가지는 NKT 세포를 invariant NKT (inkt, 제 1형 NKT, classical NKT) 세포라고부르는데, 이외에도제2형 (non-classical), 제3형 (NKT-like cell, CD1d-independent) NKT 세포와같은 non-invariant NKT 세포들도존재한다 11). 이러한 NKT 세포는천식이외의다른질환들즉, 기생충및바이러스등의감염성질환, 원발성담관경화증 (primary biliary cirrhosis), 제1형당뇨병, 루프스, 동맥경화성질환 (atherosclerosis) 등의병인기전에관여하는것으로알려져있다 10). 동물실험을통한연구에서알레르겐 12,13) 또는오존유도성기도과민성의병인기전에 inkt 세포가중요한역할을하는것으로보고되었고 14), 마우스기도에 inkt 세포를자극하는 α-galactosyl Ceramide를투여하면기도과민성과기도염증이발생되었고 15), T-bet 결핍마우스에서발생하는기도과민성에도 inkt 세포가역할을하는것으로보고되었다 16). Noninvariant NKT 세포도천식의병인기전에중요함이보고되었다 17). 사람에서도 NKT 세포에대한연구가진행되어천식환자의기도에 NKT 세포가증가되어있는것으로보고되었다 18-21). 그러나 NKT세포의증가를관찰하지못한보고도있어더많은연구가필요한상태이다 22,23). 최근저자는천식환자의말초혈액단핵구에서 NKT 세포수를측정하여혈액내 NKT 세포가아토피를나타내는지표들즉, 혈청총 IgE와피부단자검사로나타낸아토피정도와반비례관련성을나타내는것으로보고하였고 24), 유도객담 NKT 세포를측정하여 NKT 세포가천식뿐만아니라호산구기관지염환자에서도증가하여 NKT 세포가기도내호산구성기도염증과관련되는것으로보고하였다 25). 사람에서도천식의병인기전에 NKT 세포가중요한역할을할것으로생각된다. 그러나지금까지사람에서 NKT 세포연구는안정된만성천식즉, 악화가동반되지않은천식환자를대상으로시행되어왔고, 천식급성악화와관련하여 NKT 세포의역할을연구한보고는별로없다. NKT 세포의특징즉, 활성화되면 Th1/Th2 시토카인 (cytokines) 을신속하게다량분비하는점을고려하면, 천식의급성악화의병인기전에 NKT 세포가관여될가능성을고려해볼만하다. 현재사용중인천식의급성악화에쓰이는약물은속효성기관지확장제와전신성스테로이드가전부라고할수있다. 천식의급성악화에관여하는새로운병인기전이밝혀진다면이와관련된신약개발이가능할것이다. 급성악화시치료약물뿐만아니라악화가예상되는경우예방하는약물개발도가능할것으로사료된다. 천식은알레르겐또는아스피린약물에의해악화될수있기때문에, 본연구에서는알레르겐또는아스피린기관지유발검사를시행하여유발전후에 NKT 세포수변화를분석하고, 또한상기도감염후에흔히악화되기때문에상기도감염증상이후천식악화로입원한환자를대상으로악화시와회복기에 NKT 세포수변화를측정하여, 알레르겐, 아스피린, 상기도감염에의한천식악화의병인기전에혈액및기도 NKT 세포의역할을규명하고자하였다. 대상및방법 1. 대상환자총 35예의천식환자를대상으로집먼지진드기알레르겐기관지유발검사를시행한환자 20예, 아스피린기관지유발검사를시행한환자 6예, 감염후악화로입원한환자 9예를대상으로하였다. 집먼지진드기기관지유발검사는전형적천식증상이있고, 기도가역성또는기도과민성이증명되어외래진료를받고있는천식환자로, 집먼지진드기에감작되어있는환자를대상으로하였다. 아스피린기관지유발검사는천식으로진단되어외래진료를받고있는환자중과거아스피린약물관련천식악화병력에서아스피린과민성천식 (aspirin-intolerant asthma) 이의심되는경우를대상으로하였다. 급성악화는상기도감염증상이후천식증상의악화와함께폐기능 FEV 1 의감소를보이고 26), 악화에대한약물요법으로증상의호전과폐기능의정상화를보인환자를대상으로하였다. 기도가역성은속효성기관지확장제흡입후 FEV 1 이 12% 그리고 200 ml 이상증가하는경우로정의하였다 27). 기도과민성은메타콜린기관지유발검사를시행하여 PC 20 값이 25 mg/ml 미만인경우존재하는것으로하였다. 안정시만성천식의중증도및급성악화의중증도분류는 Global Initiative for Asthma 2002 가이드라인 26) 에서제시한기준을이용하였으며즉, 천식약물치료전증상및폐기능정도에따라간헐성 (intermittent), 경증지속성 (mild persistent), 중등도지속성 (moderate persistent), 중증지속성 (severe persistent) 의 4 단계로분류하였고, 만약이미천식약물을사용하고있는경우에는현재천식증상과폐기능, 그리고사용하고있는천식약물단계에따라상기 4단계로분류하였다. 입원당시천식의급성악화정도는경증 (mild), 중등도 (moderate), 중증 (severe), 호흡정지직전 (respiratory arrest imminent) 으로분류하였다. 혈청총 IgE 및혈액호산구수를측정하였고, 가능한경우 - S 417 -

3 - 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 피부단자검사를시행하였다. 모든환자로부터연구참여에관한승낙서를받았고, 본병원윤리위원회로부터연구승인을받았다. 2. 혈액호산구수및혈청총 IgE 측정 K3EDTA 항응고제가들어있는 Vacutainer 튜브 (Ref , Becton Dickinson, Plymouth, UK) 에혈액을담아보관한후바로 COULTER LH 750 analyzer (Coulter Electronics Inc., Hialeah, USA) 를이용하여총백혈구수와세포분획을측정하고, 총백혈구수에호산구분획을곱하여호산구수를계산하였다. 혈청총 IgE 농도는혈액을채취하고 37 에서 2 시간동안보관하여혈액을응고시킨후, 10분동안 1,350 g 에서원심분리하여 -20 에보관하여 Nephelometry (Behring Nephelometer Analyzer; Dade Behring, Marburg, Germany) 방법으로측정하였다. 3. 피부단자검사및아토피정의흔한 12 흡입성알레르겐 (Dermatophagoides pteronyssinus, D. farinae, cat, dog, Alternaria tenuis, trichophyton, cockroach, alder, birch, orchard, mugwort, ragweed) 을이용하여표준화된방법으로환자의등에피부단자검사 (Allergopharma, Reinbek, Germany) 를시행하고, 양성또는음성대조액으로각각히스타민또는생리식염수를이용하였다. 피부단자 15분후팽진직경을측정하여장경과그에수직인단경을측정하여이들의산술평균값을구하고, 음성대조액인생리식염수에대한직경에비해 3 mm 이상으로증가된경우피부단자검사에서양성으로간주하였다. 최소한한가지라도양성을보이면피부단자검사에서아토피가있는것으로정의하였다. 피부반응의정도는히스타민양성대조액팽진직경에대한비율을계산하여 25% 이상이고 50% 미만이면 1+, 50% 이상이고 100% 미만이면 2+, 100% 이상이고 200% 미만이면 3+, 200% 이상이면 4+ 로정의하였다. 4. 알레르겐기관지유발검사집먼지진드기알레르겐 D. farinae 추출액 (Arthropods of Medical Importance Resource Bank, Seoul, Korea) 으로기관지유발검사를시행하였다. 알레르겐용액을만들어 Lowry 방법 28) 으로단백질농도를측정하여 0.46 μg/ml임을확인하였다. 기저치 FEV 1 (Spiro Analyzer ST-250, Fukuda Sangyo, Tokyo, Japan) 을측정한다음, 생리식염수와알레르겐용액을 DeVillbiss 646 분무기 (DeVillbiss Co., Somerset, PA, USA; output 0.13 ml/min) 를이용하여 2-min tidal breathing method로흡입한후 5, 10, 20분, 1시간째, 이후에는 1시간간격으로 8시간동안 FEV 1 을측정하였다. 집먼지진드기용액은 10배희석액부터흡입하여조기반응이없으면, 다음에원액 (undiluted solution) 을흡입하였다. 조기반응은알레르겐흡입후처음 2시간동안 FEV 1 이생리식염수흡입에비해 20% 이상감소하는경우에양성으로정의하였고, 후기반응양성은 3시간째부터 8 시간째까지 FEV 1 이 20% 이상감소되는경우로정의하였다 29). 유발전과유발후 8시간째말초혈액과유도객담을얻었다. 5. 아스피린기관지유발검사 Lysine-aspirin (Artalgyl, 일양약품또는 Aspirin Lysine, 신풍제약 ) 900 mg을생리식염수 1.4 ml 에녹여 2 M 농도로만들고, 희석하여 1 M과 0.1 M 농도용액을만들었다. 기저치 FEV 1 을측정한후생리식염수를흡입하고 FEV 1 을측정한다음, 낮은농도부터고농도로흡입횟수를늘려아스피린흡입용량을점차적으로증가시켰다. 즉, 0.1 M을 1회 ( 아스피린용량 0.18 mg), 2회 (0.36 mg), 5회 (0.9 mg), 13회 (2.34 mg), 1 M을 4회 (7.2 mg), 9회 (16.2 mg), 2 M을 11회 (39.6 mg), 32회 (115.2 mg) 씩증량하였다 30). 흡입후 30분째 FEV 1 을측정하고 20% 감소될때까지또는마지막용량까지흡입하였다. 분무기는압축공기원 (Pulmo-Aide, DeVilbiss, Somerset, PA, USA) 과 dosimeter (SM Instrument Company, Doylestown, PA, USA) 에연결된 DeVilbiss 분무기 (Sunrise Medical, Somerset, PA, USA) 를이용하였다. 유발양성은생리식염수흡입에비해 20% 이상감소되는경우로하였고 30), 유발전과유발후 8시간째말초혈액과유도객담을얻었다. 6. 감염후악화천식급성악화로내원한천식환자에서증상의신속한완화 (quick-relief) 를목적으로속효성베타2 항진제인 salbutamol 과속효성항콜린제인 ipratropium bromide를흡입시키면서말초혈액과유도객담을얻었다. 다른증상완화약물즉, systemic corticosteroids 및 aminophylline을사용하고, 천식조절약물 (controller) 은 inhaled corticosteroids (ICS), long-acting beta2-agonist (LABA), leukotriene receptor antagonist (LTRA), sustained-release theophylline을투여하였다. 증상이소실되고 FEV 1 이정상화되면입원중또는퇴원후반복하여말초혈액과유도객담을얻었다. 일부환자들에서는생리식염수와혼합한 salbutamol과 ipratropium bromide 희석액을흡입하면서유도되는객담을얻었다. - S 418 -

4 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 - 7. 말초혈액단핵구 (peripheral blood mononuclear cells) 분리 혈액을 heparinized vacutainer 튜브에얻어, 동량의 Lymphoprep TM (Axis-Shield PoC AS, Oslo, Norway) 이들어있는튜브에조심스럽게옆면을따라서흐르도록하여넣고, 실온에서 2,000 rpm으로 30분간 brake off한상태로원심분리한후중간에생긴 interface 층을따서말초혈액단핵구를얻었다 24). 8. 객담유도및처리 200 μg salbutamol 흡입으로기관지를확장시킨다음, 초음파분무기 (DeVilbiss-Sunrise Medical, Somerset, PA, USA) 로만들어낸고장액식염수에어로졸을흡입하도록하여객담을유도하였다. 객담무게를재고 4배용량의 0.1% dithiothreitol (DTT) (Sigma, St. Louis, MO) 용액을혼합하여객담을녹이고 40 μm의 cell strainer 에 filtration 후상층액은시토카인및케모카인 (chemokines) 측정을위해 -70 에보관하고세포는 cytospins (Sakura, Tokyo, Japan) 를시행하여슬라이드를만들고 Diff-Quik (Sysmex Co., Kobe, Japan) 으로염색하였다. 편평세포, 대식세포, 호산구, 호중구, 림프구를세어, 편평세포수는총세포수에대한비율로, 대식세포, 호산구, 호중구, 림프구수는편평세포를제외한세포수에대한비율로나타냈다. 슬라이드를만드는데필요한세포이외나머지세포는 NKT 세포를측정하는데이용하였다 25). 편평세포가총세포수의 80% 이상인경우는적절한객담이아닌것으로간주하여분석에서제외하였다 31). 9. NKT 세포및 T 세포의유세포측정법 (flow cytometry) 말초혈액단핵구와객담세포를 FITC-anti-CD4 (BD Biosciences, San Jose, CA, USA), PE-6B11 (BD Biosciences) 또는 PE-anti- TCRvα24 (Beckman Coulter, Marseille, France), PerCP-anti-CD3 (BD Biosciences) 의단클론항체와 4 에서 30분동안배양하였다. 객담세포는항체가 Fcγ 수용체에비특이적으로결합하는것을예방하기위해 2 mg/ml polyclonal human immunoglobulin G (Sigma) 로미리 15분동안반응시킨후사용하였다. 6B11는 inkt 세포의 Vα24-Jα18 T 세포수용체 CDR3에대한단클론항체로알려져있다 32). PE-mouse IgG 1 (BD Biosciences) 항체를동형 (isotype) 대조항체로사용하였고, four-color BD FACS Calibur (BD Biosciences) 를이용하여유세포분석을시행하였다. 일부실험에서는 6B11+Vα24+ double positive inkt 세포를측정하기위해 APC-6B11 (BD Biosciences) 와 APC-mouse IgG 1 동형항체를사용하였다. CD3+ T 세포를 gating 한후에 CD3+6B11+ NKT, CD3+Vα24+ NKT, CD4+6B11+ NKT, CD4+ Vα24+ NKT 세포, CD4+6B11+Vα24+ NKT 세포수를분석하여, CD3+ T 세포수에대한비율 (%) 로나타내었다 ( 그림 1, 2). NKT 세포를 back-gating하여이들세포가림프구라는것을확인하여, 객담세포내대식세포가비특이적으로염색되지않았다는것을증명하였다. 6B11+ NKT 세포, Vα24+ NKT 세포는 forward- and side-scatter plot에서전형적인림프구인것으로확인되었다 ( 그림 2) 25). CD4+ T 세포는 CD3+ T 세포중에서 6B11 또는 Vα24에음성인 CD4+ T 세포로정의하였고, CD3+ T 세포에대한비율로나타내었다. 10. 객담상층액내시토카인및케모카인측정객담내시토카인및케모카인은 Procarta cytokine assay kit (Affymetrix, CA, USA) 를이용하여측정하였다. -70 에동결보관해둔객담상층액을 PBS에 5배희석하고, body fluid buffer로점도를낮추었다. Antibody bead에 1시간, detection antibody에 30분동안상온, 차광상태에서반응시키고, streptavidin-pe와 5분동안반응시켜서, Luminex 200 (Mirai Bio, A B C D Figure 1. A representative example of flow cytometric analysis of blood NKT cells. CD3 + Vα24 + NKT cells (C) and CD3 + 6B11 + NKT cells (D) were analyzed after gating CD3 + T cells (A). Mouse IgG 1-PE (B) was isotype for 6B11-PE and TCRvα24-PE. The number of NKT cells was shown as the percentage of CD3 + T cells. - S 419 -

5 - 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 CA, USA) 를이용해 IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL-12(p70), IL-13, IL-17, IFN-γ, GM-CSF, TNF-α, G-CSF, MIP-1β, MCP-1, eotaxin, FGF basic, VEGF 를측정하였다. 11. 통계분석결과는평균 ± 표준오차로나타내었다. 서로다른군은 Mann- Whitney U 검정및교차분석으로비교하였고, 동일군내전후비교는 Wilcoxon 검정으로하였다. 변수들간상관성은 Spearman s correlation coefficient 로검정하였다. 윈도우용 SPSS 18.0 통계프로그램 (SPSS Inc., Chicago, IL) 을사용하였고, p<0.05 인경우유의한것으로하였다. 결과 1. 환자특성 1) 알레르겐기관지유발검사대상환자표 1에각환자들의특성을정리하였다. 집먼지진드기알레르겐을흡입하여기관지유발검사를시행받은 20예중 8예 (40%) 에서조기또는후기천식반응양성을보였고, 12예 A C E Figure 2. A representative example of flow cytometric analysis of sputum NKT cells. CD3+Vα24+ NKT cells (C) and CD3+6B11+ NKT cells (D) were analyzed after gating low side-scatter CD3+ T cells (A). Mouse IgG 1-PE (B) was isotype for 6B11-PE and TCRvα24-PE. The number of NKT cells was shown as the percentage of CD3+ T cells. Back-gating of the CD3+Vα24+ NKT cells (C) and CD3+6B11+ NKT cells (D) showed that the Vα 24+ NKT cells (E) and the 6B11+ NKT cells (F) were limited to the typical lymphocyte cluster in the forwardand side-scatter plot, respectively. B D F (60%) 에서음성을보였다. 유발양성군에서조기반응 FEV 1 은 31.1±3.0% 감소되었고후기반응은 11.7±3.2% 감소되었고, 음성군에서는조기및후기반응 FEV 1 은각각 6.4±1.6%, 2.1±3.7% 감소되었다. 양성군모두 D. farinae에감작되어있었으며 8 예중 7예는피부단자검사에 3+ 이상을보였고, 1예는피부단자검사를시행하지않았으나 multiple allergen simultaneous test 검사를시행하였으며 D. farinae-특이 IgE 양성으로확인되었다. 음성군에서는 2예는피부단자검사에음성, 1예는피부단자검사또는혈청특이 IgE 측정을시행하지않았으며, 나머지는피부단자검사에 2+ 이상양성을보였다. 양성군과음성군간에연령, 성별, 흡연 (37.5% vs. 33.3%), 아토피 (100.0% vs. 91.7%), 천식유병기간 (15.1±4.1년 vs. 6.0±1.5 년 ), 비염동반 (87.5% vs. 75.0%), 부비동염동반 (75.0% vs. 33.3%, p=0.07), 메타콜린 PC 20 (5.7±4.2 mg/ml, n=5 vs. 8.7±2.7 mg/ml, n=9), 혈청총 IgE (890.3±326.0 IU/mL vs ±294.1 IU/mL), 혈액호산구수 (333.4±108.4 /μl vs ±106.1 /μl) 등의유의한차이는없었다 (p>0.05). 기저치 FEV 1 은양성군에서음성군에비해유의하게낮았다 (p=0.008). ICS, LABA, LTRA, theophylline 사용빈도수의차이는없었으나, 양성군중 3예 (37.5%) 에서는고용량 ICS를사용하고있었다. 천식약물사용을고려하여천식중증도를분류하였을때중증천식을가진환자비율은양성군에서음성군에비해유의하게높았다 (37.5% vs. 0%, p=0.02). 2) 아스피린기관지유발검사대상환자표 2에각환자들의특성을정리하였다. 아스피린흡입유발검사에서 6예중 5예 (83.3%) 에서양성을보였으며 1예는음성을보였다. 양성을보인환자들의흡입된아스피린용량 - S 420 -

6 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 - - S 421 -

7 - 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 S 422 -

8 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 - - S 423 -

9 - 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 은 11.6±2.9 mg이었고유발검사후 FEV 1 은 34.2±5.4% 감소되었다. 양성을보인환자의연령은 54.6±3.9년, 여성의비율은 40%, 현재흡연자는없었으며, 피부단자검사는 4예에서시행하였으며모두음성이었고, 비염및부비동염은 80% 에서동반되었고, 천식유병기간은 9.0±4.2년, 메타콜린 PC 20 는 7.1±5.4 mg/ml, 혈청총 IgE는 625.7±219.3 IU/mL, 혈액호산구수는 189.8±83.7/μL이었다. 기저치 FEV 1 은 69.0±5.4% 이었고, 모두 ICS, LABA, LTRA 등의천식약물을사용하고있었다. 약물사용을고려한천식중증도의분류는모두중등도천식이었다. 3) 감염후악화천식환자표 3에각환자들의특성을정리하였다. 모두상기도감염후천식의악화가발생하였고, 감염증상발생후 7.5±1.6일지나서내원하였다. 연령은 41.1±4.7년, 여성 5예 (55.6%), 흡연가 1예 (11.1%) 이었고, 천식유병기간은 11.3±5.2년이고, 비염은 9예 (100%) 모두에서동반되고, 부비동염은 6예 (66.7%) 에서동반되었고, 혈청총 IgE 685.1±329.1 IU/mL, 혈액호산구수 799.2±164.7/μL이었다. 9예중 2예 (22.2%) 에서는 ICS를포함한천식약물을사용중이었고, 나머지는천식약물을사용하지않고있었다. 내원시 FEV 1 은 40.0±5.6%, PaCO 2 는 37.9±1.0 mmhg, 급성악화중등도를분류하였을때모두중증으로판단되었다. 모든환자에서폐렴은없었다. 내원이후모두 salbutamol과 ipratropium을사용하였고, 전신성스테로이드는 8예 (88.9%) 에서사용하였고, aminophylline은모두에서사용하였다. 이후 ICS, LABA, LTRA, theophylline 등의천식조절약물은모두에서사용되었다. 천식약물요법후최고 FEV 1 은 95.8±3.8% 로내원시에비해 221.9±87.5% 증가되었다. 2. 유도객담내염증세포변화알레르겐유발검사에서유발음성군에서총세포수및대 식세포, 림프구, 호중구, 호산구분획은유발전후유의한차이가없었고, 호산구분획의경우유발후와전의차이는 2.9±4.2% 이었다. 양성군에서는총세포수및대식세포, 림프구분획의차이가없었고, 호중구분획은유의하게감소하였으며, 호산구분획은 4.3±4.1% 차이로유발전후에유의한변화가없었다 ( 표 4). 아스피린유발검사에서유발양성군환자에서총세포수및림프구분획은유발전후에유의한차이가없었으나, 대식세포와호중구분획은유발후유의하게감소하였고 (p < 0.05), 호산구분획은유발전에비해유발후 15.0±4.0% 차이만큼증가하였다 (p=0.07) ( 표 5). 감염후악화된천식환자에서회복기에비교하여악화시에총세포수및대식세포, 림프구, 호중구분획의유의한차이는보이지않았고, 호산구분획이회복기에비해 19.6±12.1% 차이만큼증가하였다 ( 표 5). 3. 유도객담내시토카인과케모카인변화알레르겐유발후음성군에서는 IL-4, IL-7, IL-17, IFN-γ, G-CSF 시토카인은유발전에비해감소하였고, 양성군에서는모든시토카인과케모카인의유의한증가는없었다 ( 표 6). 아스피린유발양성군에서유발전에비해유발후모든시토카인과케모카인의변화는관찰되지않았다 ( 표 7). 감염후악화천식환자에서는회복기에비해악화시에 IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-10, IL-12(p70), IL-13, IL-17, IFN-γ, GM-CSF, TNF-α, G-CSF, MIP-1β, MCP-1, eotaxin, VEGF 등의유의한증가를보였다 ( 표 7). 4. NKT 세포와 T 세포수변화분석 1) 알레르겐기관지유발후변화집먼지진드기기관지유발검사음성또는양성을보인환자들에서말초혈액단핵구내 CD3+6B11+ NKT 또는 CD3+V Table 4. Sputum cells after allergen bronchial provocation test Positive response (n=8) Negative response (n=11) Baseline After challenge Baseline After challenge Total cells ( 10 5 /g) 11.2 ± ± ± ±3.2 Squamous cells (%) 38.4 ± ±2.6 * 25.8 ± ±5.8 Macrophages (%) 34.5 ± ± ± ±5.7 Lymphocytes (%) 5.0 ± ± ± ±1.2 Neutrophils (%) 50.5 ± ±2.4 * 51.8 ± ±5.7 Eosinophils (%) 9.8 ± ± ± ±4.6 * p < 0.05 vs. baseline. - S 424 -

10 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 - Table 5. Sputum cells after aspirin bronchial provocation test or during asthma exacerbation following upper respiratory tract infection Positive aspirin challenge (n=5) Asthma exacerbation (n=8) Baseline After challenge Exacerbation Convalescence Total cells ( 10 5 /g) 23.2± ± ± ±8.2 Squamous cells (%) 28.4 ± ± ± ±7.5 Macrophages (%) 18.2± ±5.2 * 28.2 ± ±8.4 Lymphocytes (%) 3.4 ± ± ± ±1.4 Neutrophils (%) 66.2± ±10.1 * 42.9 ± ±8.4 Eosinophils (%) 12.0 ± ± ± ±3.2 * p < 0.05 vs. baseline. Table 6. Sputum cytokines and chemokines after allergen bronchial provocation test Positive response (n=8) Negative response (n=11) Baseline After challenge Baseline After challenge IL-1 (pg/ml) 80.3 ± ± ± ±23.1 IL-2 (pg/ml) 5.8 ± ± ± ±0.3 IL-4 (pg/ml) 6.1± ± ± ±0.3 * IL-5 (pg/ml) 3.7 ± ± ± ±0.3 IL-6 (pg/ml) 24.3 ± ± ± ±5.1 IL-7 (pg/ml) 4.2± ± ± ±0.2 * IL-8 (pg/ml) ± ± ± ±75.5 IL-10 (pg/ml) 9.7± ± ± ±0.7 * IL-12 (pg/ml) 4.6 ± ± ± ±0.3 IL-13 (pg/ml) 4.4 ± ± ± ±0.2 IL-17 (pg/ml) 10.6± ± ± ±1.2 * IFN-γ (pg/ml) 4.8± ± ± ±0.2 * GM-CSF (pg/ml) 3.3 ± ± ± ±0.2 TNF-α (pg/ml) 4.6 ± ± ± ±0.3 G-CSF (pg/ml) 5.8± ± ± ±0.4 * MIP-1β (pg/ml) ± ± ± ±87.9 MCP-1 (pg/ml) 5.3 ± ± ± ±0.7 Eotaxin (pg/ml) 6.4 ± ± ± ±0.2 FGF basic (pg/ml) 33.4 ± ± ± ±2.1 VEGF (pg/ml) 11.3 ± ± ± ±6.2 IL, interleukin; IFN, interferon; GM-CSF, granulocyte macrophage colony-stimulating factor; TNF, tumor necrosis factor; MIP, macrophage inflammatory protein; MCP, monocyte chemotactic protein; FGF, fibroblast growth factor; VEGF, vascular endothelial growth factor. * p < 0.05 vs. baseline. α24+ NKT 세포비율은유발검사전에비해유발후유의한변화를보이지않았다. 그러나 CD4+6B11+ NKT 세포의비율은음성군에서는유발전후변화가없었지만, 양성군에서는유발전에비해유발후유의한증가를보였다 (p=0.04). CD4+Vα24+ NKT 세포는음성군또는양성군에서유발전후에유의한차이를보이지않았다 ( 그림 3A, 3B). 소수환자들 을대상으로 CD4+6B11+Vα24+ NKT 세포비율을측정한결과, 유발전에비해유발후에음성군 (0.011±0.001% vs ±0.001%, n=3, p=0.25) 에서는약간감소하는반면, 양성군 (0.007±0.005% vs ±0.002%, n=2, p=0.18) 에서는약간증가함을보였다. CD4+ T 세포비율은음성군 (58.0±3.2% vs. 59.2±2.7%, p > 0.05) 또는양성군 (61.0±4.5% vs. 64.4±4.3%, p > - S 425 -

11 - 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 Table 7. Sputum cytokines and chemokines after aspirin bronchial provocation test or during asthma exacerbation following upper respiratory tract infection Positive aspirin challenge (n=5) Asthma exacerbation (n=8) Baseline After challenge Exacerbation Convalescence IL-1 (pg/ml) ± ± ±341.9 * 31.3±11.6 IL-2 (pg/ml) 6.4 ± ± ±9.0 * 5.3±0.4 IL-4 (pg/ml) 7.8 ± ± ±9.2 * 5.8±0.3 IL-5 (pg/ml) 4.9 ± ± ±14.5 * 3.8±0.2 IL-6 (pg/ml) 56.2 ± ± ±146.7 * 21.9±8.4 IL-7 (pg/ml) 4.6 ± ± ±6.7 * 4.1±0.3 IL-8 (pg/ml) 1,128.3 ± ±62.6 1,508.0 ± ±353.8 IL-10 (pg/ml) 8.0 ± ± ± ±2.3 IL-12 (pg/ml) 4.6 ± ± ±8.2 * 4.0±0.6 IL-13 (pg/ml) 5.4 ± ± ±6.5 * 4.5±0.5 IL-17 (pg/ml) 14.2 ± ± ± ±2.1 IFN-γ (pg/ml) 5.4 ± ± ±6.9 * 4.3±0.3 GM-CSF (pg/ml) 3.4 ± ± ±7.2 * 2.9±0.3 TNF-α (pg/ml) 5.2 ± ± ±7.2 * 4.4±0.3 G-CSF (pg/ml) 8.1 ± ± ±6.7 * 6.0±0.9 MIP-1β (pg/ml) ± ±30.2 1,823.0 ±482.8 * 320.7±178.7 MCP-1 (pg/ml) 12.6 ± ± ± ±5.7 Eotaxin (pg/ml) 7.2 ± ± ±7.0 * 8.0±0.9 FGF basic (pg/ml) 17.4 ± ± ± ±9.7 VEGF (pg/ml) 30.8 ± ± ±9.9 * 31.3±8.3 IL, interleukin; IFN, interferon; GM-CSF, granulocyte macrophage colony-stimulating factor; TNF, tumor necrosis factor; MIP, macrophage inflammatory protein; MCP, monocyte chemotactic protein; FGF, fibroblast growth factor; VEGF, vascular endothelial growth factor. * p < 0.05 vs. convalescence. 0.05) 에서각각유발전과후에유의한차이가없었다. 객담내 CD3+6B11+ NKT, CD3+Vα24+ NKT, CD4+6B11+ NKT, CD4+Vα24+ NKT 세포비율은음성군또는양성군각각에서유발전에비해유발후에감소되는경향을보였지만, 유의한차이는없었다 ( 그림 3C, 3D). 객담내 CD4+ T 세포비율은음성군 (31.5±5.0% vs. 40.3±6.5%, n=11, p > 0.05) 또는양성군 (33.4±6.6% vs. 43.8±10.9%, n=8, p > 0.05) 에서각각유발전과후에유의한차이가없었다. 2) 아스피린기관지유발후변화아스피린유발검사에양성반응을보인 5예환자들을대상으로유발전후 NKT와 T 세포수의변화를분석하였다. 말초혈액내 CD3+6B11+ NKT (p=0.04) 와 CD3+Vα24+ NKT 세포 (p=0.04) 비율은아스피린유발전에비해유발후에유의 하게감소되었다. CD4+6B11+ NKT 및 CD4+Vα24+ NKT 세포 (p=0.08) 비율은유발전에비해유발후에감소되었다 ( 그림 4A). 혈액내 CD4+ T 세포비율은유발전에비해유발후에유의한차이가없었다 (67.1±5.1% vs. 68.7±5.7%, p > 0.05). 객담내 CD3+6B11+ NKT, CD3+Vα24+ NKT, CD4+6B11+ NKT, CD4+Vα24+ NKT 세포비율은양성군에서유발전에비해유발후에감소되는경향을보였지만, 유의한차이는없었다 ( 그림 4B). 객담내 CD4+ T 세포비율은유발전에비해유발후에차이가없었다 (48.8±16.2% vs. 34.4±13.7%, n=4, p > 0.05). 3) 감염후천식악화시변화혈액내 CD3+6B11+ NKT 와 CD3+Vα24+ NKT (p=0.07) 세 - S 426 -

12 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 Baseline After challenge Baseline After challenge 0.4 % of CD3+ T cells p = 0.04 % of CD3+ T cells A 0.0 CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT B 0.0 CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT Baseline After challenge Baseline After challenge % of CD3+ T cells % of CD3+ T cells C 0.0 CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT 0.0 CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT Figure 3. The frequency of NKT cells in peripheral blood mononuclear cells and the induced sputum at baseline and after challenges in asthmatics with positive allergen challenges (A for blood, n=8 and C for sputum, n=6) and in those with negative challenges (B for blood, n=12 and D for sputum, n=8). Data are expressed as the percentage of CD3 + T cells. D 포비율은회복기에비해악화시에유의하지는않지만감소되었다. CD4+6B11+ NKT 세포비율도회복기에비해악화시에감소되었고 (p=0.09), CD4+Vα24+ NKT 세포비율은유의하게감소되었다 (p=0.02) ( 그림 5A). 혈액내 CD4+ T 세포비율은회복기에비해악화시에유의한차이는없었다 (65.5±3.4% vs. 67.1±2.8%, p > 0.05). 객담내 CD3+6B11+ NKT, CD3+Vα24+ NKT, CD4+6B11+ NKT, CD4+Vα24+ NKT 세포비율은회복기에비해악화시감소되는경향을보였지만, 유의한차이는없었다 ( 그림 5B). 객담내 CD4+ T 세포비율은회복기에비해악화시유의한차이가없었다 (33.6±7.8% vs. 31.3±7.6%, n=7, p > 0.05). 5. 말초혈액내 NKT 세포와객담내호산구와의관련성알레르겐기관지유발양성군에서유발전후객담호산구분획의차이는혈액 NKT 세포분획의차이와유의한상관관계가없었다. 그러나유발후 8시간째측정된객담호산구 분획과혈액 CD4+Vα24+ NKT 세포분획간에는음의상관관계를보였다 (Rs=-0.68, n=8, p=0.06). 음성군에서는이러한상관관계가관찰되지않았다. 아스피린유발양성군에서유발전후객담호산구분획의차이와혈액 NKT 세포분획차이의상관관계또는유발후 8시간째측정된객담호산구분획과혈액 CD4+Vα24+ NKT 세포분획간상관관계는없었다. 감염후천식악화를보인환자에서회복기와악화시객담호산구분획의차이는혈액 CD3+6B11+ NKT 세포분획 (Rs=-0.64, n=8, p=0.09) 또는 CD4+6B11+ NKT 세포분획의차이 (Rs=-0.76, n=8, p=0.03) 와음의상관관계를보였다. 악화시측정된객담호산구분획과혈액 CD4+Vα24+ NKT 세포분획간에는음의상관관계의경향이있었다 (Rs=-0.49, n=9, p=0.18). 알레르겐유발검사양성군에서유발후객담또는혈액 NKT 세포수, 아스피린유발검사양성군에서유발객담또는혈액 NKT 세포수, 감염후천식악화시객담또는혈액 NKT 세포수결과를종합하여분석하였을때, 객담호산구 - S 427 -

13 - 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 p = 0.04 p = 0.04 Baseline After challenge Baseline After challenge % of CD3+ T cells p = 0.08 % of CD3+ T cells A CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT B CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT Figure 4. The frequency of NKT cells in peripheral blood mononuclear cells (A, n=5) and the induced sputum (B, n=4) at baseline and after challenges in asthmatics with positive aspirin challenges. Data are expressed as the percentage of CD3 + T cells. 0 % of CD3+ T cells p = 0.07 p = 0.09 Exacerbation Convalescence p = 0.02 % of CD3+ T cells 1.8 Exacerbation Convalescence A CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT B CD3+6B11+ NKT CD3+Va24+ NKT CD4+6B11+ NKT CD4+Va24+ NKT Figure 5. The frequency of NKT cells in peripheral blood mononuclear cells (A, n=9) and the induced sputum (B, n=7) during exacerbation and convalescence in asthmatics with infection-associated exacerbation. Data are expressed as the percentage of CD3 + T cells. 0.0 분획은혈액 CD4+Vα24+ NKT 세포분획과유의한음의상관관계를보였다 ( 그림 6). 고찰본연구에서객담 NKT 세포수의변화는관찰되지않았지만, 혈액 NKT 세포수는아스피린유발또는감염후악화되는천식에서유의하게감소되었고, 알레르겐유발후악화되는천식에서는약간증가되었다. 천식악화시관찰되는혈액 NKT 세포수의변화는사람에서 NKT 세포가천식악화의병인기전에서중요한역할을하는것을의미한다고볼수있다. 천식악화시혈액 NKT 세포수의감소는기도염증악화와관련될수있다. 천식악화에의한기도염증의악화로혈액 NKT 세포가기도로 mobilization되었을가능성을추정해 볼수있다. 본연구에서아스피린유발또는감염후악화천식의객담에서호산구성염증이관찰되고, 동시에혈액 NKT 세포수가감소되었는데, 이는혈액 NKT 세포가악화시기도로 mobilization됨을나타낸다. 본연구에서알레르겐또는아스피린유발후또는감염후악화시에혈액 NKT 세포수는객담호산구수와반비례관계를보였다. 최근저자는안정된만성천식및호산구기관지염 (eosinophilic bronchitis) 환자를대상으로객담내 NKT 세포를분석하여기도내호산구성기도염증의병인기전에기도 NKT 세포가중요한역할을할수있는것으로보고하였다 25). 따라서급성천식악화와동반된호산구성기도염증과 NKT 세포가상호관련될가능성이있다. 그러나호산구성기도염증의악화가 NKT 세포 mobilization의원인인지결과인지또는부수적현상인지에대해서는더많은연구가필요하다. 천식악화시폐 - S 428 -

14 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 - Blood CD4+Vα24+ NKT cells (% of CD3+ T cells) Sputum eosinophils (%) Rs = n = 22 p = 0.03 Figure 6. Correlation between the proportion of eosinophils in the induced sputum and the frequency of CD4 + Vα24 + NKT cells in peripheral blood mononuclear cells in 22 samples obtained at 8 hours after positive allergen and aspirin challenges and during infection-associated asthma exacerbation. 또는기도에서생성되는케모카인에의해 NKT 세포가혈액에서폐로이동할수있다. 본연구에서감염후악화된천식환자들의객담내에 MIP-1β 가증가되어있었는데, MIP-1β 가 CCR5 리간드 (ligand) 이고 CCR5가사람혈액 NKT 세포에높게발현되어있는것으로보고되어있는점을 33) 고려하면, MIP-1β 에의해혈액내 NKT 세포가폐또는기도로이동하였을가능성이있다. 본연구에서아스피린유발검사후 8시간째얻은객담에서호산구증가가관찰되었다. 아스피린과민성천식환자에게아스피린을흡입시키면기도내류코트리엔생성이증가되고 34), 기도내호산구성염증이발생또는악화될수있다 35,36). Rolla 등 36) 도아스피린과민성천식환자에게아스피린을흡입시키고 6시간째객담을분석하였을때, 호산구가증가되어있음을관찰할수있었다. 본연구의감염후악화된천식환자의객담에서도호중구보다는호산구성염증이주로관찰되었다. 감기바이러스에노출은기도내호산구성염증을유도할수도있다 37,38). 바이러스감염후호산구성기도염증은비아토피보다는아토피천식에서더잘발생한다 39). 본연구에서감염후악화천식환자들의혈청총 IgE의평균은 IU/mL 로높게측정되어, 대상환자들이아토피천식을가지고있을가능성이높고, 이러한아토피에의해호산구성기도염증이주로관찰되었을가능성이있다. 비염에서도감기후에비액내염증세포를관찰하였을때, 호산구성염증이주로발생된보고가있다 40). 감기후상당한시간이경과하여도기도또는비액내호산구성염증은장기간지속되었다 37,40). 감기바이러스에 의한호산구성염증의발생에 IL-5 시토카인 41) 또는 RANTES, eotaxin 등케모카인 40) 이관여할수있다. 본연구에서감염후악화된환자들의객담내 IL-5과 eotaxin이증가되어악화시호산구수증가를설명할수있을것으로보인다. 최근동물실험에서바이러스에의해 NKT-대식세포면역축 (NKT-macrophage innate immune axis) 이활성화되고, 이들이천식또는만성폐쇄성폐질환에서보이는기도염증에중요한것으로보고되었다 42). 바이러스감염에의한천식악화의경우에도이러한기전을통해 NKT 세포가천식악화의병인기전에관여할가능성도고려해볼수있다. 본연구에서알레르겐유발후에는혈액 NKT 세포수가약간증가하고, 객담호산구또는호중구성염증은관찰되지않았다. 일반적으로천식환자에서알레르겐기관지유발은기도에호산구또는호중구성기도염증을일으키고 43-47), 특히유발후 24시간째측정하였을때이러한소견이잘관찰된다 45-47). Lommatzsch 등 43) 은알레르겐유발후기도내염증세포침윤을측정하였을때, 18시간째호중구, 42시간째호산구가가장높게증가됨을보여주었다. 그러나유발후이른시간에측정하였을때도호산구성염증이관찰되었는데, Boulay 등 45) 은유발후 6시간째객담에서호산구성염증을관찰하였고, Teran 등 46) 은유발후 4시간째호산구성염증발생을관찰하였다. 그러나 Nocker 등 44) 은유발후 4시간째호산구성염증이전혀발생하지않은것으로도보고하였다. 알레르겐기관지유발검사후조기에즉, 6~7시간째호산구성염증을나타낸경우는후기천식반응이나타나는경우에잘관찰된다 48,49). 그러나후기천식반응의발생유무는알레르겐의용량과관련되는것으로알려져있어 50), 유발검사방법에따라천식반응및호산구성기도염증의유무및정도가다를가능성이있다. 본연구에서유발검사양성환자들은모두조기반응은보였지만, 후기반응은 2예에서만관찰되어, 호산구성기도염증이관찰되지않았을가능성이있다. 본연구에서알레르겐유발후 8시간째호산구성기도염증이보이지않은점은혈액 NKT 세포가감소되지않은점을설명할수있으나, 오히려 NKT 세포가약간증가된점은더많은연구가필요하다. 알레르겐유발후 8시간째는호산구성기도염증이발생하기전으로, 혈액 NKT가아직폐로이동하지않은시점에서혈액내 NKT 세포가일시적으로증가되었을수도있겠다. 알레르겐유발후 24시간째또는그이후에객담검사를시행한다면유의한호산구성염증을볼수있고, 아스피린유발또는감염후악화천식에서처럼혈액 NKT 세포의감 - S 429 -

15 - 대한내과학회지 : 제 79 권부록 2 호 소를볼수있을지도모른다. 알레르겐유발후호산구성기도염증이발생하고, 혈액 NKT 세포가기도로 mobilization될가능성이있다. Reynolds 등 51) 이유발후 24시간째기관지내시경조직검사를통해폐조직에 NKT 세포의증가를관찰하였다. Rock 등 52) 은알레르겐기관지유발후 7~8시간동안은혈액내 NKT 세포의유의한변화를관찰하지못하였다. 만약유발후 24시간째혈액내 NKT 세포를측정하였다면혈액내 NKT 세포수감소를관찰할수도있었을것이다. 그러나 Thomas 등 53) 이알레르겐기관지유발후 24시간째혈액내 NKT 세포수를측정하였으나, NKT 세포수의유의한감소는관찰하지못하였다. 천식에서아스피린유발후또는감염후악화시혈액 NKT 세포감소의기전으로혈액 NKT 세포의기도로의 mobilization 이외다른기전도고려해볼수있다. 저자는최근안정된만성천식환자의혈액 NKT 세포수가아토피지표들즉, 총 IgE 수치또는피부단자검사에서아토피점수와반비례의관련성이보이는것으로보고한바있다 24). 혈액내 NKT 세포는기도내 NKT 세포와는달리 Th1-like NKT 세포일가능성도있음을암시한다. 따라서천식악화시폐또는기도내에는 Th2-like NKT 세포가증가되고, 혈액내에는 Th1-like NKT 세포가감소되는가설도고려해볼수있겠다. 본연구에서는객담내 NKT 세포수의유의한변화를관찰하지못하였다. Rock 등 52) 또는 Thomas 등 53) 도알레르겐유발후 24시간째기관지폐포세척액내 NKT 세포수변화를관찰하지못하였다. 그러나 Reynolds 등 51) 은폐조직검사를통해알레르겐유발후 NKT 세포가증가된다고하였다. 객담내또는기관지폐포세척액내에서 NKT 세포수의변화를관찰하지못했다하더라도, 폐조직검사를시행한다면아스피린유발후또는감염으로인한천식악화시기도또는폐조직에 NKT 세포가증가되는것을증명할수있을것으로예상된다. 객담또는혈액 NKT 세포수에대한결과가천식약물, 특히 ICS 또는전신성스테로이드등에의해영향을받았을가능성도배제할수없다. 그러나저자 24,25) 또는다른연구 18) 에의해판단해볼때, 천식약물에의한 NKT 세포수의변화또는영향은없을것으로생각된다. 알레르겐또는아스피린유발검사에서는유발전과유발후 8시간째 NKT 세포수를비교하기때문에약물에의한영향은배제할수있다. 그러나감염후악화천식에서는악화시에얻은검체는스테로이드약물을사용하기전이고회복기에는모두 ICS 또는전신성스테로이드약물사용이후이기때문에, 객담호산구 수가스테로이드약물에의해감소되어악화시호산구수가상대적으로증가되는것으로측정되었을수있다. 그러나악화시객담호산구분획이평균 25.2% 로악화와동반되어호산구가증가되었음을알수있다. 알레르겐또는아스피린유발후또는감염에의한천식악화이후에측정하는시점에따라 NKT 세포의빈도수또는기능이다를수있어, 향후유발후시점을달리하여검체를얻어 NKT 세포수를측정해볼필요가있다. 또한객담또는기관지폐포세척액내 NKT 세포수측정은실제폐또는기도조직 NKT 세포의존재및증가를반영하지못할수있다. 폐조직검사를시행하여 NKT 세포존재및증가를증명한다면천식의병인기전에서 NKT 세포의역할을좀더정확히알수있을것이다. 그리고본연구에서처럼감염으로악화되어내원한천식환자를대상으로감염후악화의병인기전을연구하는방법은적절하지않을수있다. 향후호흡기바이러스에노출시키고일정한시점에서검체를얻어 NKT을측정한다면좋을것으로보인다. 아울러혈액 Th1-like 또는 Th2-like NKT 세포의존재및증가를규명하기위해서세포내사이토카인측정을시행하는것이필요하다. 본연구방법에서는유발후또는감염후악화시객담또는혈액 CD4+ T 세포수의유의한변화는관찰할수없었다. 이는 CD4+ T 세포에비해 NKT 세포가천식악화에더중요한역할을할수있음을암시한다. CD4+ T 세포는알레르겐유발후 18시간째기관지폐포세척액내에증가되는것으로보고되어있어 43), 본연구에서는 8시간째검체를얻었기때문에 CD4+ T 세포의변화를관찰하지못했을가능성도있다. 한편, 바이러스감염악화에의한경우에는바이러스접종 4일째기도에 CD4+ T 세포증가와혈액내림프구감소가보고되어있어 37), 본연구에서는감염증상후평균 7.5일째내원하여늦은시점에측정이되어 CD4+ T 세포수의변화가관찰이되지않았을수도있다. 최근저자는만성알레르기성천식마우스모델을통하여급성천식에서는 NKT 세포가중요한역할을하지만, 만성천식마우스모델에서는 NKT 세포가중요한역할을하지못하는것으로보고한바있다 54). 사람에서만성천식에서는 NKT 세포의역할과기능을더규명해야할필요가있지만, 만성천식의급성악화시의병인기전에 NKT 세포가중요한역할을하는것으로보인다. 본연구를통하여천식에서 NKT 세포는호산구성기도염증과관련성이있고, NKT 세포의기도내증가는기도과민성발생또는악화의병인기전에중요한역할을할지모른다. - S 430 -

16 - 고영일. 급성천식악화와 natural killer T 세포의관련성규명 - 알레르겐기관지유발후 NKT 세포수변화를분석한연구는보고되어왔지만, 아스피린유발후또는감염후악화시 NKT 세포수변화에대한보고는아직없다. 본연구에서는아스피린유발후또는감염에의한악화시혈액 NKT 세포가감소됨을증명하였고, 이는기도의호산구성염증발생과관련되는것으로보인다. NKT 세포가천식악화의병인기전에중요한역할을할수있는것으로생각된다. 향후 NKT 세포수또는기능을억제또는조절할수있는새로운약물이개발된다면중증악화천식을효과적으로치료하고결국사망을예방할수있을것으로기대된다. 감사의글 이연구는 2009 년대한내과학회연구비지원을받아수행됨. REFERENCES 1) National Asthma Education and Prevention Program NHLaBI. Expert Panel Report 3: Guidelines for the diagnosis and management of asthma, full report ) Wark PA, Gibson PG. Asthma exacerbations. 3: Pathogenesis. Thorax 61: , ) Lane S, Molina J, Plusa T. An international observational prospective study to determine the cost of asthma exacerbations (COAX). Respir Med 100: , ) Skrepnek GH, Skrepnek SV. Epidemiology, clinical and economic burden, and natural history of chronic obstructive pulmonary disease and asthma. Am J Manag Care 10:S129-S138, ) Andersson F, Borg S, Stahl E. The impact of exacerbations on the asthmatic patient's preference scores. J Asthma 40: , ) Pauwels RA, Lofdahl CG, Postma DS, Tattersfield AE, O'Byrne P, Barnes PJ, Ullman A. Effect of inhaled formoterol and budesonide on exacerbations of asthma. Formoterol and Corticosteroids Establishing Therapy (FACET) International Study Group. N Engl J Med 337: , ) Umetsu DT, DeKruyff RH. A role for natural killer T cells in asthma. Nat Rev Immunol 6: , ) Kronenberg M, Gapin L. The unconventional lifestyle of NKT cells. Nat Rev Immunol 2: , ) Taniguchi M, Harada M, Kojo S, Nakayama T, Wakao H. The regulatory role of Valpha14 NKT cells in innate and acquired immune response. Annu Rev Immunol 21: , ) Bendelac A, Savage PB, Teyton L. The biology of NKT cells. Annu Rev Immunol 25: , ) Godfrey DI, MacDonald HR, Kronenberg M, Smyth MJ, Van Kaer L. NKT cells: what's in a name? Nat Rev Immunol 4: , ) Akbari O, Stock P, Meyer E, Kronenberg M, Sidobre S, Nakayama T, Taniguchi M, Grusby MJ, DeKruyff RH, Umetsu DT. Essential role of NKT cells producing IL-4 and IL-13 in the development of allergen-induced airway hyperreactivity. Nat Med 9: , ) Lisbonne M, Diem S, de Castro Keller A, Lefort J, Araujo LM, Hachem P, Fourneau JM, Sidobre S, Kronenberg M, Taniguchi M, Van Endert P, Dy M, Askenase P, Russo M, Vargaftig BB, Herbelin A, Leite-de-Moraes MC. Cutting edge: invariant V alpha 14 NKT cells are required for allergen-induced airway inflammation and hyperreactivity in an experimental asthma model. J Immunol 171: , ) Pichavant M, Goya S, Meyer EH, Johnston RA, Kim HY, Matangkasombut P, Zhu M, Iwakura Y, Savage PB, DeKruyff RH, Shore SA, Umetsu DT. Ozone exposure in a mouse model induces airway hyperreactivity that requires the presence of natural killer T cells and IL-17. J Exp Med 205: , ) Meyer EH, Goya S, Akbari O, Berry GJ, Savage PB, Kronenberg M, Nakayama T, DeKruyff RH, Umetsu DT. Glycolipid activation of invariant T cell receptor+ NK T cells is sufficient to induce airway hyperreactivity independent of conventional CD4+ T cells. Proc Natl Acad Sci USA 103: , ) Kim HY, Pichavant M, Matangkasombut P, Koh YI, Savage PB, DeKruyff RH, Umetsu DT. The development of airway hyperreactivity in T-bet-deficient mice requires CD1d-restricted NKT cells. J Immunol 182: , ) Koh YI, Kim HY, Meyer EH, Pichavant M, Akbari O, Yasumi T, Savage PB, Dekruyff RH, Umetsu DT. Activation of nonclassical CD1d-restricted NK T cells induces airway hyperreactivity in beta 2-microglobulin-deficient mice. J Immunol 181: , ) Akbari O, Faul JL, Hoyte EG, Berry GJ, Wahlstrom J, Kronenberg M, DeKruyff RH, Umetsu DT. CD4+ invariant T-cell-receptor+ natural killer T cells in bronchial asthma. N Engl J Med 354: , ) Pham-Thi N, de Blic J, Le Bourgeois M, Dy M, Scheinmann P, Leite-de-Moraes MC. Enhanced frequency of immunoregulatory invariant natural killer T cells in the airways of children with asthma. J Allergy Clin Immunol 117: , ) Thomas SY, Lilly CM, Luster AD. Invariant natural killer T cells in bronchial asthma. N Engl J Med 354: , ) Hamzaoui A, Rouhou SC, Grairi H, Abid H, Ammar J, Chelbi H, Hamzaoui K. NKT cells in the induced sputum of severe asthmatics. Mediators Inflamm 2006:71214, ) Vijayanand P, Seumois G, Pickard C, Powell RM, Angco G, Sammut D, Gadola SD, Friedmann PS, Djukanovic R. Invariant natural killer T cells in asthma and chronic obstructive pulmonary disease. N Engl J Med 356: , ) Mutalithas K, Croudace J, Guillen C, Siddiqui S, Thickett D, Wardlaw A, Lammas D, Brightling C. Bronchoalveolar lavage - S 431 -

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