결핵환자 치료에 따른 interferon-gamma, interleukin-12와 tumor necrosis factor-alpha의 변화

Abstract

[한글]

결핵은 아직도 전 세계적으로 문제가 되고 있는 전염성 질환으로 한 해 300만 명 정도가 결핵으로 인해 사망하고 있다. 화학요법의 도입과 새로운 항결핵제의 개발로 결핵으로 인한 사망이 감소하다가 최근에는 후천성면역결핍증의 증가와 다제내성결핵 환자의 증가로 결핵이 다시 증가하고 있어 결핵의 발병 기전을 밝히고 백신개발을 개발하기 위한 연구가 계속되고 있다.

결핵의 발병에 있어서 세포매개면역반응이 중요한 역할을 하고 있음이 이미 알려져 있는데 이중 Th1 cytokine이 결핵의 발병과 진행에 중요한 역할을 하고 있을 것이라고 생각하고 있다. 본 연구를 통해서 결핵의 세포매개면역반응에서 중요한 역할을 하는 Th1 cytokine인 interferon-gamma(IFN-γ), interleukin-12(IL-12)와 Tumor necrosis factor-alpha(TNF-α)의 생산과 치료과정 중의 변화를 전혈세포배양법을 이용해 측정하여 결핵의 발병과 진행에 있어 각 cytokine의 역할과 각 cytokine의 상관관계를 분석하고자 하였다.

본 연구를 시행하기 위해 전혈세포배양법을 사용하였는데 이는 결핵균의 특이항원에 대하여 이미 자극을 받은 단핵세포와 T-cell이 특이 항원에 대해 cytokine을 분비하는 기능을 간접적으로 측정하는 방법으로 최근에 세포매개면역반응의 기전을 밝히고 결핵을 진단하는데 사용하고 있다. 자극을 위한 항원으로는 culture filtrate protein(CFP), purified protein derivatives(PPD), 85A M. tuberculosis proteins(Ag85), early secretory antigen target-6(ESAT-6), 38k Dalton antigen(38kDa), RNA polymerase β subunit B1(rpoB1) , RNA polymerase subunit B2(rpoB2), arabinofuranasyl lipoarabinomanna(araLAM), mannosyl-capped arabinomannan(manLAM)과 비특이적인 자극물질로는 ConcanavalinA(ConA), Lipopolysaccaride(LPS), Phytohaemagglutinin(PHA)를 사용하였으며 각 자극에 대한 INF-γ, IL-12와 TNF-α의 생산과 치료에 따른 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. PPD에 대한 결핵 피부반응에 양성인 정상 대조군에 비해 결핵 환자에서 IFN-γ의 생산이 감소하였으며, 치료 후에 비특이적 항원에 대한 IFN-γ의 생산이 증가하였고, ESAT-6에 대한 IFN-γ의 생산이 증가하는 경향을 보였다.

2. PPD에 대한 결핵 피부반응에 양성인 정상 대조군에 비해 결핵 환자에서 Th1-cytokine인 IL-12의 생산이 증가하였고, 치료 2개월 후부터는 감소하였다.

3. TNF-α 역시 PPD에 대한 결핵 피부반응에 양성인 정상 대조군에 비해 결핵 환자에서 생산이 증가하였으며, 치료 2개월 후부터는 감소하였다. 결핵 발병 초기에는 IFN-γ의 생산이 감소하고 IL-12와 TNF-α의 생산이 증가하다가, 결핵의 치료와 함께 IFN-γ의 생산이 증가하고, IL-12와 TNF-α의 생산은 감소하였다.

4. 결핵환자에서 IL-12와 TNF-α의 생산 사이에는 양의 상관관계가 있었으나 IFN-γ의 생산과는 관계가 없었다.

이상의 결과로 결핵의 발병과 IFN-γ 생산의 감소가 관계가 있고, 결핵 초기에 IL-12, TNF-α 생산의 증가하여 결핵균의 증식을 억제하는 것으로 생각된다. IL-12와 IFN-γ의 생산 사이에는 상관관계가 없었는데 이의 정확한 기전을 밝히기 위한 추가 연구가 필요하리라 사료된다.

[영문]Background: Tuberculosis is one of the leading infectious diseases in adults, causing around 3 million deaths annually. Research on understanding the host defense and immunopathogenesis of tuberculosis is necessary because there is an urgent need for a new vaccine and adjunctive immunotherapy, particularly in patients with drug resistant Mycobacterium tuberculosis infection. Th1 cytokine plays an important role in the pathogenesis of tuberculosis. Recently, many aspects of cytokine dynamics in patients with active pulmonary tuberculosis have been investigated through ex-vivo studies with specific or crude mycobacterial antigens, or M. tuberculosis.

Material and Methods: In this study we used whole blood culture method in the evaluation of Th1 cytokine response. We used many tuberculous antigens for stimulation. The tuberculous antigens are culture filtrate proteins (CFP), purified protein derivatives (PPD), antigen 85A M. tuberculosis proteins (Ag85A), early secretory antigen target-6 (ESAT-6), 38k Dalton antigen (38kDa), RNA polymerase β subunit B1 (rpoB1), RNA polymerase β subunits B2 (rpoB1), arabinofuranasyl lipoarabinomannan(araLAM), manosyl-capped lipoarabinomannan(manLAM), and non-specific mitogens are concanavalinA(ConA), lipopolysaccaride(LPS), phytohaemagglutinin(PHA). After antigen stimulations we measured interferon-γ(IFN-γ), interleukin 12(IL-12) and tumor necrosis factor-α(TNF-α) production in the tuberculin skin test reactive health controls and tuberculosis patients. In tuberculosis patients we followed the changes of each cytokine productions during the course of treatment.

Results: IFN-γ productions decreased in the tuberculosis patients before treatment, but IFN-γ productions increased after treatment especially in response to non-specific mitogens and ESAT-6 stimulations. IL-12p40 productions increased in the tuberculosis patients before treatment, but IL-12p40 productions decreased after treatment especially in response to araLAM stimulations. TNF-α productions increased in the tuberculosis patients before treatment, but TNF-α productions decreased after treatment especially after araLAM stimulations.

Conclusion: Inability of IFN-γ production by lymphokine may be related to the pathogenesis tuberculosis, and IL-12 and TNF-α productions may be related to the killing of M. tuberculosis and prevents proliferation of M. tuberculosis. IL-12 and IFN-γ are not related to each other.