사람 중이염 점막에서의 β-defensin의 발현 및 조절

Abstract

[한글]중이강 내의 점막은 다른 호흡기관에 비하여 매우 적은 양의 점막하 조직을 갖고 있기 때문에, 이관을 통과한 세균을 방어하는 기전을 이해하는 데 어려움이 있다. 이러한 관점은 역설적으로, 이관 및 중이가 어떤 특별한 자체 방어기능을 갖고 있을 수 있다는 추측을 가능케 하였다. 저자는 중이 및 이관이 기존에 밝혀진 정상 방어기능 이외에 보다 강력한 항세균기능이 있을 것이라는 가정하에, 이미 하기도에서 그 존재와 기능 일부가 밝혀진 human ?-defensin (hBD)에 대한 연구를 계획하였다. 본 연구에서 저자는 hBD 유전자가 과연 사람의 중이강 점막에서도 존재하는지 여부를 확인하고, 둘째로, 중이염과의 상관관계를 통해 이들의 중이강 내에서의 역할을 알아보고자 하였다. 셋째로 hBD가 사이토카인 등에 의해 그 발현이 조절되는 지의 여부를 알아보고자 하였다.

정상 중이강을 가진 환자와 중이염을 가진 환자에서 얻은 중이점막에서 total RNA를 추출한 후, hBD-1 specific primer와 hBD-2 specific primer를 이용하여 RT-PCR을 시행하였다. PCR의 결과는 house keeping gene에 대한 상대적인 발현양을 densitometer를 이용하여 반정량적인 분석을 하였고, 특히 중이염에서 채취한 점막의 결과는 IL-8 mRNA 발현의 정도에 따른 hBD mRNA의 상대적인 양을 분석하여, 염증의 정도에 따른 차이를 비교하였다. 또한 정상 중이상피 세포주 (HEI-HMEEC cell line)를 TNF-( 와 IL-1??등으로 자극을 준 후 hBD-1 mRNA와 hBD-2 mRNA의 발현을 동일한 방법으로 비교하였다. 정상 중이점막에서 hBD-1 mRNA는 항상 일정하게 발현되었고, hBD-2 mRNA의 경우 미약하나마 발현됨을 알 수 있었다. 염증반응이 존재하는 만성 중이염 환자에서 체취한 중이 점막은 정상 중이점막에 비해 hBD-2 mRNA의 발현은 뚜렷이 증가되었으며, hBD-1의 경우 일부 환자의 점막에서만 약간 증가를 보였다. 한편 이러한 증가는 전구염증 사이토카인의 발현 정도와는 유의한 차이를 보이지 않았다. 정상 중이상피 세포주는 IL-1?와 TNF-??등의 사이토카인의 자극에 의해 hBD-1 mRNA의 발현에는 거의 영향을 받지 않았고, hBD-2 mRNA의 증가된 발현을 보였다.

이상을 종합해 보면, hBD 유전자가 중이 내에 존재하며, 이 유전자들은 중이의 자연면역에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다. 즉, hBD-1 유전자의 경우는 염증 반응이 없는 경우에 중이의 방어 역할을 담당할 것으로 생각되며, hBD-2 유전자의 경우 염증 등에 의해 발현이 유도됨을 알 수 있었다. 또한 이러한 결과가 향후 중이염의 치료와 예방을 연구하는데 밑거름이 될 것을 기대한다.

[영문]I believe that several secretory products such as lysozyme, lactoferrin, and other unknowns might play an important role in protection against pathogen and maintenance of the immunity in tubotympanum. Human ?-defensin (hBDs) is antimicrobial peptides that may play a role in mucosal defense. To define the role of defensin in middle ear cleft, I analized the expression and regulation of two human ?-defensin genes (hBD-1, hBD-2) in human middle ear epithelial tissue and human middle ear epithelial cell line (HEI-HMEEC cell line) by using RT-PCR. The normal human middle ear epithelium expressed hBD-1 mRNA but a little hBD-2 mRNA. While hBD-2 mRNA was markedly up-regulated in inflamed middle ear epithelium, the expressions of hBD-1mRNA were slightly elevated in four cases of ten inflamed middle ear mucosa, other of which were similar with those of control mucosa. On the other hand, the pro-inflammatory cytokines such as TNF-( and IL-1??stimulated the expression of hBD-2 mRNA, but not hBD-1 mRNA in HEI-HMEEC cell line.

The present study might be a first report to identify human ??defensin genes expression at mucosal surface in human middle ear tissue and cell line. Moreover, these genes may play an important role in maintenance of middle ear innate immunity. These data suggest that in middle ear hBD-2 expression is induced by inflammation, whereas hBD-1 may serve as a defense in the absence of inflammation. Furthermore, these results provide insights into defining mechanisms of dysfunction of tubotympanum and allow better idea of its treatment and prevention of otitis media.