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대한치주과학회지 2008;38:579-588 한국인전반적급진성치주염환자에서 IL-6 유전자다변성에관한연구 방선정 1, 김일신 1,2, 김옥수 1, 김영준 1,2, 정현주 1,2* 1. 전남대학교치의학전문대학원치주과학교실및치의학연구소 2. 2단계 BK 21 IL-6 gene promoter polymorphisms in Korean generalized aggressive periodontitis Sun-Jung Bang 1, Il-Shin Kim 1,2, Ok-Su Kim 1, Young-Jun Kim 1,2, Hyun-Ju Chung 1,2* 1. Department of Periodontology, School of Dentistry, and Dental Science Research Institute 2. 2nd stage of BK 21 project, School of Dentistry, Chonnam National University ABSTRACT Purpose: The purpose of this study was to investigate the association of generalized aggressive periodontitis with IL-6 promoter gene single nucleotide polymorphisms(snp). Material and Methods: The study population consisted of 52 generalized aggressive periodontitis patients(gap) and 30 periodontally healthy control subjects, who were systemically healthy non-smokers. Genomic DNA was obtained from buccal swab. The IL-6 promotor SNP at the positions of -597, -572, and -174 were genotyped by amplifying the polymorphic region using polymerase chain reaction(pcr), restriction enzyme digestion and gel electrophoresis. Result: The genotype distributions for G/G, G/A and A/A genotypes of IL-6-597 were 30.8%, 40.4%, and 28.8% in the GAP group and 53.3%, 40%, and 6.7% in the control group and were statistically different between 2 groups(p<0.05). Allele 2 frequency of IL-6-597 were significantly higher in the GAP group than the control group(p<0.01). At the position of IL-6-572, the distribution for C/C, C/G and G/G genotypes were 23.1%, 55.8% and 21.2% in the GAP group and 20%, 33.3%, and 46.7% in the control group. In female subjects, the genotype distribution were significantly different between 2 groups (p<0.01). In male subjects, allele 2 frequency of IL-6-572 was significantly lower in the GAP group than the control group(p<0.05). The genotype distribution of IL-6-174 in the GAP group were 96.2%, 3.8% for G/G, G/C genotypes whereas only the G/G genotype was detected in the control group. Conclusion: In conclusion, significant associations were found in IL-6 gene promoter(-597, -572) polymorphisms and generalized aggressive periodontitis. Further cohort study will be necessary in larger population. (J Korean Acad Periodontol 2008;38:579-588) KEY WORDS: aggressive periodontitis; IL-6 gene; SNP; gene polymorphism. 서론 치주질환은치아를지지하는구조를파괴하는염증성질환으로 30 세이상한국인성인의 32.3% 가치주염에이환되어있고치아상실의주된원인이기도하다 1). 치주염발병 Correspondence: Dr. Hyun-Ju Chung Department of Periodontology, School of Dentistry, Chonnam National University 333, Yong Bong Ro, Buk-gu, Gwangju, 500-757, Korea. E-mail: hjchung@jnu.ac.kr, Tel: 82-62-530-5648, Fax: 82-62-530-5649 This study was financially supported in part by the 2nd stage of BK project, School of Dentistry and in part by Chonnam National University, 2007. Received: Aug. 14, 2008; Accepted: Nov. 18, 2008 에관여하는원인은세균이며치태내의병원성미생물에대한숙주면역반응으로분비되는사이토카인이나 matrix metalloproteinase 가치주조직의파괴를일으킨다. 그리고세균이외에도당뇨병, 흡연, 유전등숙주요인도치주염의증상에관여할수있다. 치주염은임상증상에따라크게두가지로만성치주염과급진성치주염으로분류되는데 2) 치주질환의발생과진행에유전적요인과환경적요인이복합적으로영향을끼치는것으로알려져있다 3). 다른만성염증성질환과마찬가지로치주질환에서염증성사이토카인의역할이연구되어왔는데, 치주염과사이토카인유전자다변성 (gene polymorphism) 간의관련성에대 579

방선정, 김일신, 김옥수, 김영준 대한치주과학회지 2008 년 38 권 4 호 한연구는 1997 년 Kornman 등 4) 이보고한이래많이이루어지고있다. Kornman 등은치주질환심도가다른환자군에서 interleukin-1(il-1) 의대립유전자 (allele) 의빈도를조사한결과비흡연자에서중증치주염과복합유전자형사이에연관성이있다고보고하였다. 여러연구에서도치주질환자에서 IL-1α, IL-1β 유전자의다변성에대해보고되었다 4-7). 사이토카인유전자의다변성과사이토카인의발현을조절하는여러요소들에의해개개인에서숙주반응이달라질수있으므로이것은치주질환에대한감수성과심도에있어서중요하다. 치주질환자의치은열구액이나혈장에서 IL-1, tumor necrosis factor-α(tnf-α), IL-6 수준이높게관찰되었으며 7,8) 이러한사이토카인유전자의다변성과치주질환간관련성에대한연구도이뤄지고있다. IL-6 는다기능성사이토카인으로염증반응, 숙주반응과조직손상과관련되며 IL-1, TNF-α 와같은염증성자극에반응하여다량분비된다 9). IL-6 는 B 세포의분화와 T 세포의증식, 조혈과신경분화를자극하는것으로알려져있다 10). 그리고파골세포분화를촉진시켜골흡수와골생성의방해에관여하며 11,12), 치주질환분야에서는골소실과관련하여주목을받고있다 13,14). IL-6 유전자는 chromosome 7p21 에위치하며, 5개의 exon 과 4개의 intron 으로구성되어있다. 유전자다변성은유전자를구성하는핵산염기서열의변화를나타내는데, 2000 년 Terry 등 10) 의연구에서 promoter 부위중 -597 (G/A), -572(C/G), -174(G/C) 부위와 -373(AnTm) 부위의다변성이보고되었다 10). IL-6 유전자다변성의영향에대한연구로 Fishman 등 15) 은 -174 부위의다변성이 IL-6 의발현에영향을끼치고 G 대립유전자가 IL-6 의발현수준을높이며, G/G 와 G/C 유전형을가진환자에서 IL-6 유전자의전사활성정도가더높고, IL-6 의반응도높게유도된다고보고하였다. 치주질환과관련된보고로는 Trevilatto 등 16) 이브라질인에서 IL-6-174 G/G 유전형이만성치주염과관련되어있다고하였고, Holla 등 17) 은체코치주질환자에서 -572 G/C 유전형이 G/G 유전형에비하여보호성요소로기여할수있다고제안하였다. 다양한인종과민족들간에유전형의분포가다르게관찰되고있다. IL-6 유전형과관련되어한국인에서건강한인구집단이나신장질환자, 심장질환자에대한연구가이루어졌다 18-20). 반면치주질환과관련된 IL-6 유전자다변성에대한연구는아직까지국내에서이뤄지지않았다. 따라서 이연구에서는 IL-6 유전자다변성이치주질환의감수성과심도에관여할수있는지확인하기위해한국인전반적급진성치주염환자에서 IL-6 promoter -597, -572, -174 부위의단일염기서열변이 (single nucleotide polymorphism, SNP) 분석을통하여유전형과대립유전자형의분포를알아보고자하였다. 재료및방법 1. 연구대상실험군은치주질환치료를위해전남대학교병원치주과를내원한환자로초진시전반적급진성치주염 (generalized aggressive periodontitis, GAP) 으로진단된환자를대상으로하였다. 진단은치과과거력을청취하고임상검사를시행하고방사선검사를하여이뤄졌다. 전반적급진성치주염의진단기준은 1999 년미국치주과학회에서채택한분류체계에근거하였다 2). 즉치주원인균에대한숙주반응에기여하는전신질환이없으며, 연령은보통 30 세이전에발병되고, 제 1대구치와전치를제외한최소 3개이상의치아에서 5 mm 이상의치간부부착상실과치주낭이있고방사선적골소실이치근장 1/3 이상관찰되는경우이다. 반면대조군은전남대학교병원치주과에치석제거술을목적으로내원한사람중연령이 40 세이상이며임상검사시에치주질환으로발거된치아가없고치주적으로건강하고, 치주적원인에의한임상적부착상실이 4 mm 이상인부위가없는경우를포함하였다. 실험군과대조군모두전신적으로건강하며흡연하지않는경우선정되었다. 이번연구는전남대학교병원생명의학연구윤리심의위원회의심의를거쳐승인을얻었다 ( 전남대학교병원 IRB No.1-2007-09-070). 각대상자에게연구에대해설명하고협점막탈락상피채취와유전자분석에대한동의서에서명을받았다. 2. 임상검사제 3 대구치를제외한각치아에서협설면의근원심및중앙부를포함한여섯부위를대상으로치주낭깊이와치은퇴축을측정하였다. 치주낭깊이는유리치은변연부에서치주낭기저부까지 Williams probe(23w, Hu-Friedy, USA) 580

J Korean Acad Periodontol 2008;38(4) 한국인전반적급진성치주염환자에서 IL-6 유전자다변성에관한연구 를사용하여 1 mm 단위로측정하였다. 동일한기구로백악법랑경계부에서유리치은변연까지치은퇴축을측정하였고치은퇴축은양의값, 치은부종은음의값으로표시하였다. 임상적부착수준은백악법랑경계부로부터치주낭기저부까지의거리로치주낭깊이와치은퇴축양의합으로나타내었다. 3. 표본수집과 DNA 추출각대상자에서, 구강세정후멸균된 foam tipped applicator(hardwood product company, USA) 를이용하여협점막탈락상피를채취하여 -20 C에저장하였다. 채취된협점막상피표본에 50 mm NaOH 200 μl 을첨가하여 5분간 95 C로가열하고, 20 μl Tris buffer(ph 8.0) 로중화시켜 genomic DNA를얻었다 5). 4. IL-6 유전자다변성검사유전자다변성검사에는 IL-6 gene promoter의단일염기서열변이 (SNP) 부위, 즉 -597(G/A), -572(C/G), -174(G/C) 가포함되었다. IL-6 gene 다변성을검사하기위하여임상진단명을모르는상태로각피검자의 genomic DNA 를 polymerase chain reaction(pcr) 을통해증폭시킨후제한효소를사용하여분해하였다. 각검사부위의 primer 는 Komatsu 등의연구에근거하여다음과같이제작하여사용되었다 21) : 1) IL-6-597, -572 : sense 5 -CTC CTC TAA GTG GGC TGA AG-3 antisense 5 -CAA GCC TGG GAT TAT GAA GA-3 2) IL-6-174 : sense 5 -AAT ACA AAT TAA CTG GAA CG-3 antisense 5 -GCA TGT CTT GAC AAA GAG-3 PCR 증폭을위해 Taq DNA polymerase 1 U, dntp(datp, dctp, dgtp, dttp) 250 μm, Tris-HCl(pH 9.0) 10 mm, KCl 40 mm, MgCl2 1.5 mm, stabilizer 와 tracking dye 가포함되어있는상품화된 AccuPower PCR PreMix(Bioneer, Korea) 가사용되었다. 그리고 DNA 10 μl 을첨가한혼합물을 thermal cycler(geneamp PCR system 2700, Biosystems, USA) 에서다음의조건하에서증폭시켰다 ; 95 C에서 10분과 95 C에서 1분, 47 C에서 1분, 72 C 에서 1분간 40 회반복, 72 C에서 5분반응 21). 검사된유전자 promoter 부위에서 SNP 분포를알아보기위해 PCR 산물 10μl 를제한효소와함께 37 C에서 16 시간동안분해하였다. 제한효소는 -597 부위에는 Fok Ⅰ (Beams Biotech, Korea), -572 부위에는 BsrB Ⅰ(New England Biolabs, UK), -174 부위에는 Hsp92 II (Promega Corporation, USA) 가사용되었다 21). 분해산물은 3% agarose gel 에적용하여전기영동하였으며, ethidium bromide 로염색한후자외선하에서밴드를확인하였다. 제한효소분해산물은 -597 부위에서 G 대립유전자가존재하는경우 212 bp, A 대립유전자가존재하는경우에는 128 와 84 bp 밴드를나타낸다. -572 부위는 C 대립유전자가존재하는경우에는 212 bp, G 대립유전자가존재하는경우 139 와 73 bp 로분해되어나타나게된다. -174 부위는 G 대립유전자가존재하면 167와 31 bp, C 대립유전자가존재하는경우 122, 45, 31 bp 밴드가나타나게된다 (Fig. 1). 모든분석은결과가분명하지않은경우재분석하였으며, 200bp 150bp 100bp -597 212bp 128bp 84bp 200bp 150bp 100bp -572-174 212bp 175bp 139bp 100bp 73bp 50bp 25bp 167bp 122bp 45bp 31bp G A C G G C Figure 1. The results of agarose gel electrophoresis at position -597, -572 and -174 of IL-6 gene promoter region after restriction enzyme digestion. 581

방선정, 김일신, 김옥수, 김영준 대한치주과학회지 2008 년 38 권 4 호 밴드가확인된경우에만그유형을기록하였다. IL-6 promotor -597 부위에서는 G 대립유전자를대립유전자 1, A 대립유전자를대립유전자 2로, -572 부위는 C 대립유전자를대립유전자 1, G 대립유전자를대립유전자 2로간주하였다. 그리고 -174 부위에서는 G 대립유전자를대립유전자 1 로, C 대립유전자를대립유전자 2로간주하였다. 각 promoter 부위에서대립유전자 2를포함하는유전자형을가지고있는개체를대립유전자 2 보인자 (carrier) 라고하였다. 대립유전자 2의빈도는전체대상대립유전자수에대한대립유전자 2의비율로서계산하였다. 5. 통계처리모든검사결과들을 SPSS version 12.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을사용하여분석하였다. 유전형분포의 Hardy-Weinberg equilibrium 여부, 그리고실험군과대조군, 성별에따른실험군과대조군의유전형분포, 대립유전자 2 빈도, 대립유전자 2 보인자분포의차이를확인하기위하여 Chi-square(χ 2 ) test 를사용하였고, 도수가 10 이하인경우에는 Fisherʼs exact test 를사용하여분석하였다. 이때 p값은 0.05보다작을때통계적으로유의하다고간주하였다. 그리고 p 값이유의한경우대립유전자 2가치주질환에기여하는정도를평가하기위하여승산비 (odds ratio) 와 95% 신뢰구간 (confidence interval, CI) 을구하였다. 결과 1. 임상평가실험군과대조군의임상적특징은 Table 1과같다. 최종 적으로실험군에포함된환자는 52 명 ( 평균연령 40.5±6.5 세 ) 이었고, 대조군에는 30 명이포함되었다. 평균탐침깊이는실험군에서 4.0±1.1 mm, 대조군에서 2.4±0.3 mm이었으며평균임상적부착상실은실험군에서 4.2±1.0 mm, 대조군에서 2.4±0.3 mm이었다. 2. 유전형분포검사된 IL-6 gene promotor 3부위모두에서유전형분포는 Hardy-Weinberg equilibrium 상태를보였다. -597 부위의유전형분석결과, 실험군에서 G/G 유전형이 30.8%, G/A 유전형이 40.4%, A/A 유전형이 28.8% 의분포를보였고, 대조군에서는각각 53.3%, 40.0%, 6.7% 로관찰되었다. 이러한유전형분포는실험군과대조군사이에통계적으로유의한차이를보여실험군에서대조군에비하여 A/A 유전형비율이유의하게높았다 (p<0.05). -572 부위에서는 C/C, C/G, G/G 유전형비율이각각 23.1%, 55.8%, 21.2% 였고, 대조군에서는각유전형이 20.0%, 33.3% 46.7% 로관찰되어, 실험군의 G/G 유전형비율이대조군에비하여유의하게낮았다 (p<0.05). -174 부위에서는실험군에서 G/G 유전형이 96.2%, G/C 유전형이 3.8% 으로나타났으나 C/C 유전형은관찰되지않았고, 대조군에서는 G/G 유전형만관찰되었다 (Table 2). 남성에서 -597 부위의유전형분포는 G/G, G/A, A/A 유전형비율이각각실험군에서 37.0%, 37.0%, 25.9% 였고, 대조군에서 61.5%, 38.5%, 0% 였고, 여성에서는실험군에서 G/G, G/A, A/A 유전형이각각 24.0%, 44.0%, 32.0% 였고대조군에서각각 47.0%, 41.2%, 11.8% 로관찰되어, A/A 유전형이실험군에서높았으나유의하지않았다. -572 부위에서는남성에서실험군의 C/C, C/G, G/G 유전형비율이 Table 1. Summary of Demographic and Clinical Parameters of the Groups GAP Control No. of subjects 52 30 Mean age (yrs) 40.5±6.5 41.6±12.8 Gender (M/F) 27/25 13/17 Mean probing depth (mm) 4.0±1.1 2.4±0.3 Mean clinical attachment level (mm) 4.2±1.0 2.4±0.3 GAP: generalized aggressive periodontitis Control: periodontally healthy subjects 582

J Korean Acad Periodontol 2008;38(4) 한국인전반적급진성치주염환자에서 IL-6 유전자다변성에관한연구 37.0%, 40.7%, 22.3% 였고, 대조군이 7.6%, 46.2%, 46.2% 로서, 실험군에서 C/C 유전형이더높게나타났으나유의하지는않았다. 반면여성에서는 G/G 유전형은실험군에서는 20%, 대조군에서는 47.1% 로실험군이대조군에비해유의하게낮았다 (p<0.01). -174 부위는남성에서두군모두, 그리고여성대조군에서 G/G 유전형만관찰되었으나, 여성실험군에서는 G/G 유전형이 92.0%, G/G 유전형이 8.0% 로나타났다 (Table 3). 3. 대립유전자 2의빈도 -597 부위에서대립유전자 2(A) 의빈도는실험군에서 49.0%, 대조군에서 26.7% 로실험군에서유의하게더높아 (p<0.01), 대립유전자 A가존재하는경우급진성치주염위험도가약 2.6배증가하는것으로나타났다 ( 승산비 =2.64, 95% 신뢰구간 =1.32~5.27). -572 부위에서대립유전자 2(G) 의빈도는실험군에서 48.5%, 대조군에서 63.3% 로실험군이대조군보다낮은빈도로나타났지만유의하지는않았다. -174 부위는실험군에서 1.9% 로매우낮은빈도로관찰되었고대조군에서는대립유전자 2(C) 가나타나지않았다 (Table 2). 남성에서는 -597 부위에서대립유전자 2(A) 의빈도가실험군은 44.4%, 대조군은 19.2% 로실험군에서유의하게더높았으며 (p<0.05), 대립유전자 A의존재시급진성치주염위험도가 3배이상증가하였다 ( 승산비 =3.36, 95% 신뢰구간 =1.10~10.22). 여성에서도실험군에서 54.0%, 대조군에서 41.2% 로실험군에서높은경향을보여급진성치주염위험도가약 2.5배증가하였다 ( 승산비 =2.45, 95% 신뢰구간 =0.98~6.08). -572 부위의대립유전자 2(G) 의빈도는, 남성실험군에서 42.6%, 대조군에서 69.2%, 그리고여성실험군에서 56.0%, 대조군에서 58.8% 로관찰되었다. 특히남성에서는실험군의대립유전자 G의빈도가대조군에비해통계적으로유의하게낮아 (p<0.05), 남성에서대립유전자 G가존재하는경우급진성치주염위험이 1/3 로감소하는것으로나타났다 ( 승산비 =0.33, 95% 신뢰구간 =0.12~0.88). -174 부위에서는실험군여성의 4.0% 에서만대립유전자 2(C) 가관찰되었다 (Table 3). 4. 대립유전자 2 보인자의분포대립유전자 2 보인자비율은 -597 부위에서실험군이 69.2%, 대조군이 46.7% 였으며대립유전자보인자의급진성 Table 2. Genotype and Allele 2 Frequencies of IL-6 promotor -597, -572, and -174 gene polymorphism in Each Group GAP(n=52) Control(n=30) p-value OR (95% CI) IL-6-597 G/G 16(30.8) 16(53.3) G/A 21(40.4) 12(40.0) 0.028* A/A 15(28.8) 2( 6.7) Allele 2(A) frequency(%) 49.0 26.7 0.005* 2.64(1.32~5.27) IL-6-572 C/C 12(23.1) 6(20.0) C/G 29(55.8) 10(33.3) 0.046* G/G 11(21.2) 14(46.7) Allele 2(G) frequency(%) 49.0 63.3 0.103 0.55(0.29~1.06) IL-6-174 G/G 50(96.2) 30(100) G/C 2( 3.8) 0 0.530 Allele 2(C) frequency(%) 1.9 0 0.533 Data presented in number(%). OR= Odds ratio, CI= confidence interval Allele 2 frequency: proportion of allele 2 to the total number of alleles. * Statistically significant at p<0.05 by χ 2 test compared to the control group. 583

방선정, 김일신, 김옥수, 김영준 대한치주과학회지 2008 년 38 권 4 호 Table 3. Distribution of Genotypes and Allele 2 Frequencies of IL-6 promotor -597, -572, and -174 According to Genders Male (n=40) Female (n=42) Test (n=27) Control (n=13) p -value OR (95% CI) Test (n=25) Control (n=17) p -value IL-6-597 G/G 10(37.0) 8(61.5) 6(24.0) 8(47.1) G/A 10(37.0) 5(38.5) 0.108 11(44.0) 7(41.2) 0.190 A/A 7(25.9) 0 8(32.0) 2(11.8) Allele 2(A) 3.36 44.4 19.2 0.046* frequency(%) (1.10~10.22) 54.0 32.4 0.074 IL-6-572 C/C 10(37.0) 1( 7.6) 2( 8.0) 5(29.4) C/G 11(40.7) 6(46.2) 0.112 18(72.0) 4(23.5) 0.007* G/G 6(22.3) 6(46.2) 5(20.0) 8(47.1) Allele 2(G) 0.33 42.6 69.2 0.033* frequency(%) (0.12~0.88) 56.0 58.8 0.826 IL-6-174 G/G 27(100) 13(100) 23(92.0) 17(100) 0.506 G/C 0 0 2( 8.0) 0 Allele 2(C) frequency(%) 0 0 4.0 0 0.512 Data presented in number(%). OR= Odds ratio, CI= confidence interval Allele 2 frequency(%): proportion of allele 2 to the total number of alleles. * Statistically significant at p<0.05 by χ 2 test compared to the control group. OR (95% CI) 2.45 (0.98~6.08) 0.89 (0.36~2.15) 치주염위험도가 2.5 배증가하는경향을보였다 ( 승산비 2.57, 95% 신뢰구간 1.0~6.5). 반면 -572 부위에서보인자의분포는실험군에서 75.0%, 대조군에서 80.0% 로두군이유사하였고 -174 부위에서보인자분포는실험군에서 3.8% 로매우낮게나타났다 (Table 4). 남성에서대립유전자 2 보인자의분포는 -597 부위에서실험군이 63.0%, 대조군이 38.5%, 여성에서는실험군에서 76.0%, 대조군에서 52.9% 로두성별모두실험군에서높게나타났지만유의하지않았다. -572 부위에서보인자분포는남성에서실험군이 63.0%, 대조군이 92.3% 로, 실험군에서낮은경향을보였으며, 여성에서는실험군이 88.0%, 대조군이 70.6% 로유의한차이를보이지않았다. -174 부위에서는여성실험군의 8.0% 에서만대립유전자 2 보인자가관찰되었다 (Table 5). Table 4. Distribution of Allele 2 Carriers of IL-6-597, -572, and -174 in Each Group Promotor region GAP (n=52) Control (n=30) p-value OR (95% CI) -597 36(69.2) 14(46.7) 0.060 2.57(1.00~6.50) -572 40(75.0) 24(80.0) 0.790 0.83(0.27~2.51) -174 3.8 0 0.530 Data presented in number(%). OR= Odds ratio, CI= confidence interval Allele 2 carrier: proportion of genotypes with allele 2 * Statistically significant at p<0.05 by χ 2 test compared to the control group. 584

J Korean Acad Periodontol 2008;38(4) 한국인전반적급진성치주염환자에서 IL-6 유전자다변성에관한연구 Table 5. Distribution of Allele 2 Carriers of IL-6-597, -572, and -174 According to Genders Promoto r region -597 Test (n=27) 17 (63.0) Male (n=40) Control p-value (n=13) 5 (38.5) 0.185 OR (95% CI) 2.72 (0.69~10.68) Test (n=25) 19 (76.0) Female (n=42) Control p-value (n=17) 9 (52.9) 0.184 17 12 0.142 22 12-572 0.068 0.235 (63.0) (92.3) (0.01~ 1.25) (88.0) (70.6) -174 0 0 2(8.0) 0 0.506 Data presented in number(%). OR= Odds ratio, CI= confidence interval OR (95% CI) 2.81 (0.75~10.56) 3.05 (0.62~15.00) 고찰 사이토카인은관절염이나치주염과같은만성염증성질환의개시와진행에관련이있는조절성단백질로최근에는치주질환의개시와진행, 그리고치료결과의예측에서사이토카인유전자의역할과관련한연구가주목받고있다 22,23). 유전자다변성은여러가지중요한세포기능에서심각한결과를야기할잠재성을가지고있고, 이러한다변성이어떠한조건하에서질병을야기할수있다. IL-6 는세균성 LPS 나 IL-1β, TNF-α 와같은사이토카인에의해자극받은세포에서분비되고, B 세포의분화와 T 세포의증식에중요한역할을하며 24) 류마티스성관절염, 건선과같은여러가지염증성질환들의병인론과관련되어외상이나감염에대한숙주반응의주요한매개자로지목되고있다 16). IL-6 가파골세포의형성과분화, 골흡수를촉진할뿐아니라초기골모세포의분화를방해한다고알려졌으며 12) IL-6 와치주질환병인론의관계는치주병인균의존재시에 IL-6 SNP 가염증반응을증가시킬수있다 25). Nibali 등 26) 은 A. actinomycetemcomitans 와 IL-6-174 SNP 와의상관관계가존재한다고하였는데, 이러한특정세균이치주조직에존재시만성적인염증성병소의확립을촉진시킬수있다. IL-6-174 부위의다변성은혈청 IL-6 수준을높이고치주치료에대한반응을조절한다고보고되어 15,27), IL-6 유전자다변성이치주질환의발병과진행에관련될수있음을시사한다. 치주조직에서는다양한세포가 IL-6 유전자를발현하는것으로알려져있는데, 치주질환자의염증성조직, 치은열구액, 혈장등에서 IL-6 수준이높게관찰되며치주치료후에는유의하게감소된다 13,14). 또한 IL-6 는치주질환과관련된사이토카인중염증반응과골흡수과정의조절에 주된역할을하기때문에유전자다변성이질환의병인에영향을줄수있는후보사이토카인이될수있다. IL-6 사이토카인의전사활성과관련된 IL-6 promoter 다변성연구로 Brull 등 28) 은심장질환자에서 IL-6 promotor -572 부위에 C 대립유전자가존재하는경우 G/G 유전형을가진환자보다혈중 IL-6 의수치가더높다고보고하였다. IL-6 이치주질환을비롯한염증반응에서중요한인자이나한국인에서 IL-6 promotor 다변성은 -174 부위의 SNP 에대해서만보고되어있으며 20,29), 유럽에서치주질환과관련되어증가한 IL-6-174 G/C 유전형이국내의정상인구집단연구에서매우드물다고보고되었다 20). 따라서이번연구에서는 IL-6 유전자의 promoter 부위중다변성이보고되고있는 -597(G/A), -572(C/G), -174(G/C) 부위와 -373(AnTm) 부위 10,21) 중 -597, -572, -174 에서단일염기서열의변이 (SNP) 에의한다변성에대하여전반적급진성치주염환자를대상으로연구하였다. 급진성치주염환자연구로는백인에서 IL-6-174 G 대립유전자 (promotor 활성증가 ) 가건강인에비하여유의하게증가한다는 Nibali 등 25) 의보고와 IL-6-174 G/C 유전형이급진성치주염환자 (26.5%) 보다만성치주염환자 (42%) 에서유의하게더높았다고보고한 Brett 등 30) 의연구가있다. 후자의보고에서 Brett 등 30) 은만성치주염과급진성치주염간에유전적관련성이다를수있다고제안하였다. 한편이번연구에서검사한부위중 -597(G/A), -572(C/G) 유전자다변성에관련된정보는급진성치주염에서아직연구, 보고된바가없어만성치주염에서보고된자료만이활용될수있었다. 체코의만성치주염환자를대상으로연구한 Holla 등 17) 은 IL-6-597 부위에서 G/G 유전형이 21.6%, G/A 유전형은 48.0%, A/A 유전형은 30.4% 585

방선정, 김일신, 김옥수, 김영준 대한치주과학회지 2008 년 38 권 4 호 였고, IL-6-572 부위에서는 G/G 유전형이 93.9%, C/G 유전형은 6.1% 분포한다고보고하였다. 그리고 IL-6-597 부위다변성은유의한차이를보이지않았으나, -572 C/G 유전형이치주적으로건강한환자에서는 19.6% 로치주질환자에비하여유의하게높게나타나 IL-6-572 C/G 유전형이만성치주염의발생에대한보호작용을할것이라고제안하였다. 이번연구에서는 IL-6-597 의유전형분포가이들연구에서와달리, 질환군과대조군에서유전형의분포간에유의한차이를보였고특히 A/A 유전형비율이질환군에서대조군 (6.7%) 에비해유의하게높고대립유전자 2(A) 존재시질환위험도가 2.5 배이상증가하는것으로나타났다. 그리고 -572 부위에서 G/G 유전형은 Holla 등의연구 17) 에비해매우낮았고, 대신 C/C 유전형이상당수나타났다. 즉실험군 (21.2%) 에서 G/G 유전형이대조군 (46.7%) 에비해그빈도가유의하게낮아 Holla 등이언급한것과는달리, Komatsu 등 21), Brull 등 28) 이제시하였듯이 C 대립유전자가 IL-6 활성증가에기여하여질환위험성에증가시킬수있음을시사하였다. 이렇게상반된소견은대상인구집단이상이하다는것외에 Holla 등이언급하였듯이단일부위의 SNP 보다는여러부위의일체배형이중요한인자가될수있을것으로보인다. 일본인만성치주염환자를대상으로조사한 Komatsu 등 21) 은 IL-6-597 부위에서는 G/G 유전형만보고하여 -597 부위의유전자다변성을보인이번연구결과와달랐다. 그들연구에서는 -572 부위에서 C 대립유전자의빈도가 79.5% 로나타난반면, 이번연구에서는실험군 (51.0%) 과대조군 (36.7%) 에서모두그연구에비해낮았지만, C 대립유전자빈도가질환군에서높게나타났다. 이렇게상이한연구결과는대상피험자의인종적차이로인한유전적배경이다르고, 또한연구대상들의치주질환의범주가다름에서기인하는것으로보인다. IL-6-174 부위에대해서는 Trevilatto 등 16) 은브라질백인의만성치주염환자를대상으로조사한결과, G/G 유전형이치주적으로건강한환자는 33.3%, 중등도만성치주염환자 50%, 중증만성치주염환자 70.8% 로치주질환심도가깊어질수록더높은빈도로나타나 G/G 유전형이만성치주염과관련된다고하였다. 그러나 Holla 등 17) 은 IL-6-174 G/G 유전형분포가만성치주염환자에서 29.0%, 대조군에서 34.6% 라고하였다. 동양인을대상으로한 Komatsu 등 21) 의연구에서는만성치주염환자에서모두 G/G 유전형만관찰되었다. 일반인구집단에서 IL-6-174 부위에서대립유전자 2(C) 의빈도를분석한보고들을살펴보면, 백인에서는 33~55%, 아프리카계미국인에서는 9% 로높게발견되나동아시아에서는 1% 보다적다고보고되었다 19). 또한한국인을대상으로한연구에서도 19,20,29) C/C 유전형은전혀나타나지않았다. 이번연구에서도 C 대립유전자의빈도가 1.9% 로매우낮게나타나아시아인에서 C 대립유전자의빈도가희귀하다는보고와일치하였고, 또한실험군에서 G/G 유전형이 96.2% 였고 G/C 유전형이 3.8% 로드물게나타나 Komatsu 등 21) 의연구와유사하였으며 IL-6-174 부위유전자다변성이치주염과관련되는지확인할수는없었다. 이번연구에서 IL-6 유전자 promoter 부위의다변성이일반적인만성치주염에비하여진행속도와범위등이심한급진성치주염의위험요인으로관련되는지조사하였다. 전체적으로 -597 부위의유전형분포와대립유전자 2보인자비율이실험군이유의하게높았고, 그리고 -572 부위의유전형분포에서는여성에서실험군과대조군간유의한차이가관찰되었다. 남성에서대립유전자 2(G) 의빈도가 -597 부위에서실험군이대조군보다유의하게높고 -572 부위에서는실험군이대조군보다유의하게낮게나타났다. -174 부위대립유전자 2(G) 의빈도는아시아인을대상으로한연구결과와유사하게낮게관찰되었다. 위의결과로보아 IL-6 promoter -597, -572 부위의유전자다변성이한국인전반적급진성치주염과관련될수있음을알수있다. 성별에의한차이가어떠한의미를가지는지알아내기위해서는좀더연구가필요하다. 이연구의제한점으로는 IL-6 유전자의일체배형 (haplotype) 과혈중 IL-6 농도를평가하지않았다는것이다. 각유전자에는다수의 SNP 변이가존재하고유전자의발현은서로협조하여일어난다. 이러한다수의 SNP 가서로상승또는억제효과를나타내고또한다른유전자들, 인종적, 환경적요인과같은여러요소등에의해복잡한영향을받는다 17). IL-6 유전자의전사조절은단순한기전에영향을받는것이아니라유전자의일체배형에의해결정되는복잡한상호작용에영향을받는다. Terry 등 10) 의연구에서 IL-6 의전사조절이일체배형에영향을받고이것이세포의기능적인차이를야기한다고하였다. Holla 등 17) 은 -597, -572, -174 부위의 GCG 일체배형비율이치주질환자와치주적으로건강한환자간에차이가있었고 AGC 일체배형이치주질환자에서더높다고보고하였다. 한편 Nibali 등 25) 은 586

J Korean Acad Periodontol 2008;38(4) 한국인전반적급진성치주염환자에서 IL-6 유전자다변성에관한연구 5개 IL-6 promotor 부위 (-174,-572,-1363,-1480,-6106) SNP 분포를관찰한결과모든인종의급진성치주염에서 -1363 다변성이관련되고, 백인에서는 -1363 및 -1480 다변성과일체배형이질환유형과감수성을조절할수있다고제시하였다. 이처럼유전자다변성뿐만아니라일체배형, 혈중의농도와같은여러가지요인들이 IL-6 의발현에영향을끼치므로향후이에대한연구가더필요할것이다. 지금까지유전형이다른환자에서치주질환의진행에어떠한영향을미치는지에대한연구가이루어지지않았으므로앞으로이환자들을대상으로한지속적인코호트추적조사와치주치료에대한반응과예후를관찰하면서 IL-6 유전자 promoter 부위의다변성평가가이루어져야할것이다. 그리고이번연구에서는 IL-6 promoter 부위의단일염기서열의변이를비교하였지만앞으로다른종류의사이토카인들, 그리고여러치주질환과관련한기능적유전자들의다변성, 일체배형과치주질환의다양한임상적양상과의관련성에대한연구가더큰포본에서시행되어야할것이다. 참고문헌 1. Korean Dental Association. 1995ʼs report, cited from Moon HS. Suggestions for professionalization and improvement of oral health ministration in Korea. J Korean Dent Assoc 1997;6:351. 2. Armitage GC. Development of a classification system for periodontal diseases and conditions. Ann Periodontol 1999;4: 1-6. 3. Meisel P, Siegemund A, Dombrowa S et al. Smoking and polymorphism of the IL-1 gene cluster(il-1α, IL-1β, and IL-1RN) in patients with periodontal disease. J Periodontol 2002;73:27-32. 4. Kornman KS, Crane A, Wang H-Y, et al. The interleukin-1 genotype as a severity factor in adult periodontal disease. J Clin Periodontol 1997;24:72-77. 5. Nam SJ, Chung HJ, Kim OS, Kim YJ, Koh JT. IL-1 gene polymorphisms in Korean periodontitis patients. J Kor Acad Periodontol 2004;34:623-638. 6. Shin SY, Kim KH, Park OJ, et al. Genetic polymorphisms of the periodontally healthy Korean population. J Kor Acad Periodontol 2003;33:739-745. 7. Yavuzyilmaz E, Yamalik N, Bulut S, et al. The gingival crevicular fluid interleukin-1βand tumor necrosis factor-α levels in patients with rapidly progressive periodontitis. Aust Dent J 1995;40:46-49. 8. Loos BG, Craandijk J, Hoek FJ, Wertheim-van Dillen PME, van der Velden U. Elevation of systemic markers related to cardiovascular diseases in the peripheral blood of periodontitis patients. J Periodontol 2000;71:1528-1534. 9. Kishimoto T. The biology of IL-6. Blood 1989;74:1-10. 10. Terry CF, Loukaci V, Green FR. Cooperative influence of genetic polymorphisms on interleukin 6 transcriptional regulation. J Biol Chem 2000;275:18138-18144. 11. Gemmell E, Marshall RI, Seymour GJ. Cytokines and prostaglandins in immune homeostasis and tissue destruction in periodontal disease. Periodontol 2000 1997;14:112-143. 12. Hughes FJ, Howells GL. Interleukin-6 inhibits bone formation in vitro. Bone Miner 1993;21:21-28. 13. Irwin CR, Myrillas TT. The role of IL-6 in the pathogenesis of periodontal disease. Oral Dis 1998;4:43-47. 14. Takasaki K, Takashiba S, Nagai A. Assessment of IL-6 in the pathogenesis of periodontal disease. J Periodontol 1994;65:147-153. 15. Fishman D, Faulds G, Jeffery R. The effect of novel polymorphisms in the interleukin-6 (IL-6) gene on IL-6 transcription and plasma IL-6 levels, and an association with systemic-onset juvenile chronic arthritis. J Clin Invest 1998;102:1369-1376. 16. Trevilatto PC, Scarel-Caminaga RM, de Brito RB, de Souza AP, Line SRP. Polymorphism at position -174 of IL-6 gene is associated with susceptibility to chronic periodontitis in chronic periodontitis in a Caucasian Brazilian population. J Clin Periodontol 2003;30:438-442. 17. Holla LI, Fassmann A, Stejskalova A, et al. Analysis of the interleukin-6 gene promoter polymorphisms in Czech patients with chronic periodontitis. J Periodontol 2004;75: 30-36. 18. Shin KK, Jang Y, Koh SJ, et al. Influence of the IL-6-572C>G polymorphism on inflammatory markers according to cigarette smoking in Korean healthy men. Cytokine 2007;39:116-122. 19. Lim SC, Zheng S, Kim YS, et al. The -174 G to C polymorphism of interleukin-6 gene is very rare in Koreans. Cytokine 2002;19:52-54. 20. Pyo CW, Hur SS, Kim YK, et al. Polymorphisms of IL-1B, IL-1RN, IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, and IFN-γGenes 587

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