알레르기성 접촉피부염과 자극성 접촉피부염에서 발현되는 표피내 사이토카인

Abstract

[한글]

접촉피부염은 피부에 접촉하는 물질에 의해 일어나는 염증성 질환으로 접촉하는 물질 및 그 병인에 따라 알레르기성 접촉피부염과 자극성 접촉피부염으로 나눈다. 이들은 병인의 측면에서 서로 다른 질환이나, 임상적으로 습진성 질환의 특징인 홍반, 부종, 수포 등의 증상을 나타내며, 병리조직학적으로도 유사한 소견을 보이므로 감별이 어렵다.

알레르기성 접촉피부염은 항원 특이적 T 림프구에 의해 매개되는 피부의 염증 반응으로, 이 과정에는 여러 세포들과 사이토카인을 포함한 염증 매개체들이 관여한다. 알레르기성 접촉피부염은 면역학적 병인에 따른 과정을 감작기(afferent phase, induction phase, sensitization)와 유발기(efferent phase, elicitation phase, challenge)로 나눈다. 감작기에는 표피의 랑게르한스세포와 진피의 수지상세포 (dermal dendritic cell)가 항원과 반응 후 국소 림프절로 이동하고 그곳에서 항원 특이적 T세포에 항원을 제시한다. 랑게르

한스세포의 성숙과 이동은 IL-1β, TNF-α 및 GM-CSF와 같은 사이토카인에 의해 조절되며 이것들은 각질형성세포와 랑게르한스세포에서 생산된다. 유발기에는 항원 특이적 기억 T

세포가 자극받고 증식하며 사이토카인을 생성하여 염증반응을 일으킨다. 한편 자극성 접촉피부염은 알레르기 반응과 다른 기전으로 생긴다. 즉 어떤 물리적, 화학적 자극에 의해 표피의 세포손상이 일어나고 염증반응이 생기며 랑게르한스세포가 관여하는 감작의 과정

은 필요로 하지 않는다. 그러나 자극 받은 각질형성세포에서 생성되는 사이토카인이 염증을 일으킨다.

그러므로 사이토카인은 알레르기성 접촉피부염 뿐 아니라 자극성 접촉피부염의 발생에 중추적 역할을 한다. 표피의 사이토카인은 각질형성세포, 랑게르한스세포, T세포에서 생성된다. 염증반응에서 사이토카인의 중요성을 고려하면 알레르기성 접촉피부염과 자극성

접촉피부염에서의 사이토카인 발현 양상의 차이는 매우 흥미로운 주제이며 두 질환을 감별할 수 있는 표지자로 이용될 수 있다.

본 연구에서는 마우스에 유발시킨 알레르기성 접촉피부염과 자극성 접촉피부염에서 발현되는 사이토카인과 케모카인의 mRNA 생성을 비교하기 위하여 역전사 중합효소 연쇄반응 (RT-PCR)과 RNA 분해효소 보호분석법 (RPA)을 시행하고 단백 발현 양상의 차이를 비교하기 위하여 면역조직화학염색을 시행한 후 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 알레르기성 접촉피부염과 자극성 접촉피부염에서 발현되는 표피내 사이토카인은 발현양상이 서로 달랐다. 이것은 두 질환의 염증반응이 서로 다른 기전으로 발생함을 시사한다.

2. 알레르기성 접촉피부염에서는 IL-1β, IL-2, IL-4, IL-10 등의 사이토카인과 eotaxin, TARC, RANTES 및 JE 등의 CC 케모카인의 발현이 증가되었다. 이러한 사이토카인들은 두 접촉피부염을 구별할 수 있는 표지자로 인정된다.

3. 케모카인중 eotaxin, TARC, RANTES, JE 등의 CC 케모카인이 알레르기성 접촉피부염에서 발현이 증가되었다. 이 결과는 조직학적으로 알레르기성 접촉피부염에서 호산구 침윤을 보이는데 대한 설명이 가능하게 한다.

이상의 결과로 알레르기성 접촉피부염에서는 IL-1β, IL-2, IL-4 및 IL-10 사이토카인과 eotaxin, TARC, RANTES 및 JE 등의 CC 케모카인의 발현이 뚜렷이 증가하였으나 자극성 접촉피부염에서는 발현이 되지 않았다. 이는 알레르기성 접촉피부염과 자극성 접촉피부염이 서로 다른 기전에 의해 일어남을 시사하고 있다. 따라서 알레르기성 접촉피부염과 자극성 접촉피부염에서 서로 다르게 발현되는 표피내 사이토카인과 케모카인은 두 질환의 병인의 차이를 이해하고 감별하는데 도움을 주는 표지자로 인정된다고 하겠다.

[영문]

Both allergic contact dermatitis (ACD) and irritant contact dermatitis (ICD) are very common and important conditions in clinical and occupational dermatology.

There are two categories of contact dermatitis, classified by their etiologies. ICD is a nonimmunological, local inflammatory reaction characterized by erythema, edema, or corrosion following a single or repeated exposure of a chemical to an identical cutaneous site, which occurs primarily as a result of chemical toxicity to epidermal cells leading to an inflammatory response in the dermis. A second category, ACD, is a cell-mediated immune response to a particular chemical hapten.

ACD begins with an initial refractory period, followed by an inductive phase lasting from several days to several weeks during which sensitization occurs, and an efferent phase after antigenic reexposure which can precipitate rapid and even severe responses.

Comparative studies of ACD and ICD suggest that although their pathogenic definitions seem to be separate and distinct, both the histologic and clinical features of ACD and ICD are strikingly similar. Immunohistochemistry studies examining the cellular nature of the infiltrate also do not distinguish these two

types of dermatitis. Although haptens consistently decrease epidermal Langerhans cell (LC) number, some irritants also decrease LC, suggesting that this is not a consistent feature that will distinguish ACD from ICD. Also immunohistochemistry

studies of the expression of accessory molecules such as ICAM-1 and B7-1 show no differences between ACD and ICD.

In ACD, keratinocytes (KC) have been shown to produce a wide variety of different cytokines by direct stimulation of hapten on KC or cytokines produced by sensitized T lymphocytes. These KC-produced cytokines have the potential to initiate, amplify,

and even terminate lymphocyte-mediated inflammation in the skin. While a variety of epidermal cell types, such as LC and melanocytes, can be induced to secrete soluble cytokines, KC are overwhelmingly the predominant cell type in the epidermis, and

hence likely to represent a major source of epidermal cytokines.

Irritants also trigger cutaneous responses by inducing epidermal KC to elaborate and/or to release proinflammatory cytokines at both the protein and mRNA levels.

These cytokines activate dermal microvascular endothelial cells and induce accumulation of specific mononuclear cells in vivo, and they, therefore, are considered as critical signaling molecules in the cascade of events leading to in vivo skin irritaion.

It is very interesting, therefore, to study cytokine gene expression in ACD and ICD to make an effort to distinguish these two contact dermatitis. In this study, we studied epidermal cytokine profiles in ACD and ICD. We induced ACD with DNFB and

ICD with benzalkonium chloride in mice ear and performed RT-PCR, RNase protection assay and immunohistochemistry to study cytokine expression.

The results are follows;

1. The expression of IL-1β, IL-2, IL-4, IL-10, and CC chemokines (eotaxin, TARC, RANTES, JE) were increased in ACD.

2. The expression of TNF-α, IFN-γ, IL-12p40, IL-18 and CXC chemokines (IP-10, KC, MIP-2) were increased in both ACD and ICD.

3. IL-1β, IL-4, IL-10 and CC chemokines might be considered as biomarker to distinguish ACD and ICD.

In conclusion, the cytokine expression profiles between ACD and ICD are different, and some cytokines have been considered as biomarkers to distinguish these two contact dermatitis. In addition, the difference of chemokine expression profiles in

ACD and ICD support the explanation of difference of leukocyte infiltration in ACD in ICD.