가와사끼병 말초 B 세포에 표현된 IgM VH transcripts의 특성

Abstract

[한글]

가와사끼병은 고열, 경부 림프절염, 구내염, 결막염, 피부 발진 등의 특징적 증상을 나타내며 병리학적으로는 전신적인 혈관염의 양상이 관찰되는 질환이다. 중요한 합병증으로 심관상동맥에 혈액 응고성 혈관 폐색이나 확장, 동맥류를 일으킬 수 있어 소아의 후천성 심장병의 중요 원인의 하나가 되고 있다. 이 질환에 관한 임상적, 역학적, 면역학적 및 병리학적 특성에 관한 연구가 계속되어 많은 것들이 밝혀져 있는 반면에, 아직 발병원인 및 기전은 명확히 밝혀져 있지 않다. 흥미있는 것은 가와사끼병 환자에서 면역반응 활성의 증거가 관찰되는데 이러한 면역학적인 이상이 질환의 발생, 경과 및 합병증 발생에 관계되는 것으로 생각된다.

최근 가와사끼병 환자에서 Vβ2 및 Vβ8 family를 표현하는 T 세포의 선택적 증식이 관찰되어 superantigen의 관련 가능성이 제기된 이후 가와사끼병에서 T 세포의 활성화에 대한 연구는 활발하게 진행되어 온 반면 B 세포의 활성화에 관한 보고는 많지 않다. 연구자는 가와사끼병으로 진단 받은 환아에서 B 세포의 IgM VH군에서 oligoclonal expansion이 보이는지 확인하여 가와사끼병의 말초혈액 내 B 세포의 활성화 양상 및 superantigen에 의한 자극의 증거를 찾고자 본 연구를 시행하였다. 방법은 가와사끼병으로 진단 받은 환아에서 급성기 및 아급성기의 말초혈액 B 세포 분포를 확인하였으며, B 세포의 RNA로부터 추출하여 만든 cDNA를 이용하여 PCR을 시행하여 중쇄군의 분포를 관찰하였고, IgM VH군에서 oligoclonal expansion을 확인하기 위하여 각 군별로 시행한 PCR 산물을 이용하여 cloning과 sequencing을 통하여 DNA를 분석하였다. 급성기 말초혈액에서 T 세포는 의의있게 (p<0.05) 감소하였으나, B 세포는 의의있게 (p<0.05) 증가되는 양상을 관찰할 수 있었다. 그러나 급성기의 B 세포가 증가한다고 이와 동반하여 혈청 면역글로불린이 증가하지는 않았다. 말초혈액 내 B 세포 중쇄군의 일차 PCR을 시행하였을 때, 중쇄군의 분포는 VH1에서부터 VH6까지 모든 중쇄군이 표현되었다. 3명의 환자에서 얻은 μ gene 클론은 312개였고 이중 VH3, VH4, VH5가 많았다. Germ line 유전자는 M99686을 가장 많이 이용하였고 그 다음으로는 X92224/J, L21967, L21964 순이었다. 환자별로도 비슷한 순서를 보였다. 이들 클론 중 20 set의 클론은 같은 염기 서열을 보였으며 VH2와 VH5에서 흔하였다. 서로 다른 환자에서 거의 유사한 염기 서열을 보인 경우가 1 set 있었고 이들의 homology는 99.5%였다. 같은 염기 서열을 보이는 20 set의 클론들은 germ line 유전자와 매우 유사 (94-100%의 homology)한 것을 관찰할 수 있었다. 이들 중에서도 역시 M99686의 germ line 유전자를 이용하는 클론이 4 set로 가장 흔하였다. 이 중 한 클론으로 3차원 구조를 확인한 결과 전형적인 β sheet의 면역글로불린 중쇄의 모양을 하고 있었다.

이와 같은 결과를 종합해 볼 때 급성기 가와사끼병 환아의 말초혈액 B 세포에 표현된 IgM transcripts의 특징은 oligoclonal expansion의 현상을 뚜렷하게 보여주고 있으며 이러한 현상을 미루어 볼 때, 가와사끼병은 superantigen의 자극에 의한 질환이라기보다는 conventional antigen의 자극에 의한 질병으로 생각되었다.

[영문]Kawasaki disease is characterized by fever, cervical lymphadenitis, oral lesions, and skin rashes. It is pathologically a systemic vasculitis. The important complications of Kawasaki disease include coronary artery dilatations and thrombosis, and coronary aneurysms, making it an important cause of acquired heart disease in children. Although there is ongoing research on the clinical, epidemiological, immunologic and pathologic characteristics of Kawasaki disease, its etiology and pathogenesis are still not clear. Interestingly, an immunologic process is observed in Kawasaki disease and this immune process is thought to be involved in the disease activation, process and complications.

Recently, the selective expansion of T cells expressing Vβ2 and Vβ8 family has been observed suggesting the involvement of superantigens, and this has led to the active research of T cells. On the other hand, there is little research on the activity of B cells. My research was based on determining if there was an oligoclonal expansion of IgM VH in the B cells of patients diagnosed with Kawasaki disease (KD).

Furthermore, I researched the characteristics of the activation of the B cells in the peripheral blood of KD patients and evidence of stimulation by superantigens. I studied the distribution of B cells in the acute and subacute phases of patients diagnosed with KD and from the RNA of B cells, obtained cDNA and performed PCR. To determine the oligoclonal expansion of IgM VH family I cloned and sequenced the PCR products from each group and analyzed the DNA. In the peripheral blood of acute phase patients, T cells were significantly decreased (p<0.05), but B cells were siginificantly increased (p<0.05). However the increase in B cells does not necessarily mean an associated increase in serum immunoglobulins. When the first PCR was done on the B cell chains, VH1 to VH6 were all expressed. The number of μ gene clones obtained from 3 patients was 312 and among these there were many VH3, VH4 and VH5 family. M99686 germ line was most frequently used and the next most frequently used were X92224/J, L21967 and L21964. A similar order was seen in the patients. Among the clones, 20 sets of clones showed the same base sequence and this was frequent between VH2 and VH5. 1 set showed almost the same base sequence between different patients, and the homology was 99.5%. 20 sets of clones that showed the same base sequence showed high similarity to the germ line (94%-100%). Among these, the clones that utilized the M99686 germ line was 4 sets which was most frequent. The 3-dimensional structure of one of these clones showed the typical β sheet structure of immunoglobulin chains.

In summary, the IgM transcripts expressed by the B cells in the peripheral blood of KD patients in the acute phase of the disease show clearly an oligoclonal expansion which suggests that Kawasaki disease is caused not by a superantigen stimulus but rather by a conventional antigen.