교신저자：박성국, 614-735 부산광역시 부산진구 개금동 633-165  인제대학교 의과대학 부산백병원 이비인후-두경부외과학교실
교신저자：전화：(051) 890-6379 · 전송：(051)892-3831 · E-mail：sinus4@pusanpaik.or.kr

서     론

   비용은 비점막과 부비동의 염증과 관련되는 양성 종물로서 유전적 요인이 제기되었으나,^1,2,3,4) 지금까지 비용에 대한 유전적 연구는 매우 적다. 5-lipoxygenase(LO)는 leukotriene의 세포 내 생합성을 유도하는 대사경로에 처음으로 작용하는 효소로 모든 leukotriene의 형성에 필수적이다.⁵⁾ 여러 연구들에서 leukotriene이 아스피린 과민성 천식환자의 비용에서 아스피린 비과민성 천식환자의 비용과 비점막보다 유의하게 높게 발현되었다고 보고하였으며,^6,7,8,9) 국내의 경우 Park 등¹⁰⁾은 5-LO가 비용조직에서 정상 하비갑개 점막보다 유의하게 높게 발현되어 비용의 발생에 중요한 역할을 할 것으로 보고하였다. 5-LO 유전자 발현의 조절에 관여하는 촉진자 부위는 독특한 G+C-rich 염기서열을 가지고 있고, 정상적으로 6-bp의 크기를 가지는 Sp1/Egr-1 consensus 결합부위가 무작위로 5번 반복되는 양상을 보인다.^3,11) 
   최근 5-LO 촉진자의 분석에서 Sp1/Egr-1 결합부위의 variable number of tandem repeat(VNTR)를 보이는 유전적 다형성이 밝혀졌으, 이러한 유전적 다형성은 Sp1/Egr-1 결합부위가 3개(12-bp 결손), 4개(6-bp 결손), 5개(일반형) 또는 6개(6-bp 첨가)로 나타나고, 5-LO 촉진자의 전사율과 5-LO 억제제에 대한 반응에 잠재적 영향을 미친다고 보고하였다.^3,11) 이에 저자들은 한국인에서 비용 발생과 5-LO 촉진자의 유전적 다형성과의 연관성에 대해 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

대  상
   본원 이비인후과를 찾은 만성 부비동염을 동반한 비용 환자 97명과 대조군으로 정상인 92명을 대상으로 하였다. 비용은 임상양상, 비내시경, 그리고 부비동 컴퓨터 전산화 단층촬영을 통해 진단되었고, 병리조직학적 검사로 확진하였다. 알레르기의 동반유무는 비알레르기 증상과 MAST (Multiple Allergen Simultaneous Test) 검사를 실시하여 이루어졌으며, 알레르기가 동반된 환자는 16명이었다. 천식 또는 아스피린 과민성의 과거력, 후비공 용종, 그리고 진균성 부비동염을 가진 환자들은 제외하였다. 비용환자 97명 중 양측성은 83명이었으며, 일측성은 14명이었다. 비용 환자 97명과 정상 대조군 92명의 혈액을 채취하여 유전자형을 조사하였다.

방  법
   유전형 분석을 위한 genomic DNA는 상용화된 키트(QIAamp DNA Blood Mini Kit, Qiagen, Germany)를 이용하여 전혈로부터 추출하였다.
   5-lipoxygenase 촉진자 부위의 유전적 다형성 분석을 위하여 5-LO 유전자(Genebank accession number：M38191)의 -288∼-15 bp에 존재하는 Sp1/Egr-1 binding motif를 중합효소연쇄반응(PCR)으로 증폭하여 직접염기서열분석법(direct sequencing)을 시행하였다. 정상유전자형일 경우 중합효소연쇄반응 산물의 크기가 274-bp가 되며, 다양한 6-bp 단위의 결손 또는 첨가 여부 측정을 통하여 VNTR 분석을 하였다. 중합효소연쇄반응의 증폭에 사용한 시발체(primer)로는 상류시발체(forward primer); 5'-AGGAACAGACACCTCGCTGAGGAGA-3'와 하류시발체(reverse primer); 5'-GAGCAGAGAGCGCCGGGAGCCTCGGC-3'를 사용하였다. 중합효소연쇄반응 혼합물은 genomic DNA 250 ng을 포함한 시발체 각각 0.2 M씩, dATP(0.2 mM), dTTP(0.2 mM), dGTP(0.2 mM), dCTP(0.2 mM), DMSO 1 μg, 10x buffer 2 μg, 그리고 Taq polymerase 1 단위를 섞어 총 용량을 20 μg로 하였으며, 중합효소연쇄반응은 94℃ 40초 반응 후 62℃ 40초, 72℃ 40초를 32회 반복한 후 마지막 72℃에서 10분간 확장하여 증폭시켰다. 중합효소연쇄반응 생성물은 1% agarose gel에서 전기영동 후 생성된 DNA 띠(band)를 확인한 후 중합효소연쇄반응 생성물을 PCR purification kit(Qiagen, Germany)를 사용하여 정제하였다. 회수한 생성물을 각각의 시발체를 이용하여 ABI Prism Big Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kits(PE Biosystems, CA, USA)로 염기서열분석을 하였다. 

통계처리
   비용 환자군과 정상 대조군의 5-lipoxygenase 유전자 촉진자의 다형성 분포 차이에 대한 평가는 Chi square test와 Fisher's exact test를 사용하였고, Odds ratio와 95% 신뢰구간 역시 계산되었다. p수치는 0.05 미만을 유의수준으로 하였다. 통계처리는 SAS program(version 8.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 사용하였다.

결     과

   In 등¹¹⁾의 연구와 같이 6-bp 단위의 Sp1/Egr-1 tandem binding motif의 수가 5개로 나타나는 경우를 일반형(wild type)으로 하였으며, 3개, 4개 또는 6개로 나타나는 경우를 변이형으로 지정하였고, 5-LO 촉진자 부위 내 유전적 다형성이 한국인에서도 확인되었다(Fig. 1). 
   92명의 정상 대조군에서 55명(60%)은 일반형, 35명(38%)은 6-bp 결손, 2명(2%)은 6-bp 첨가였으며, 12-bp 결손은 없었다. 97명의 비용 환자들에서 59명(60.8%)은 일반형, 33명(34%)은 6-bp 결손, 4명(4.1%)은 6-bp 첨가, 그리고 1명(1.1%)은 12-bp 결손이었다. 만성 부비동염을 가진 비용 환자들에서 6-bp 결손의 빈도는 정상 대조군보다 낮았지만 통계적 유의성은 없었고(OR, 0.88；95% CI, 0.48~1.60), 6-bp 첨가의 빈도는 정상 대조군에 비해 높았지만 유의한 차이는 발견되지 않았다(OR, 1.86；95% CI, 0.33~10.6)(Table 1). 비용 환자들 중 알레르기를 가진 환자군(16명)과 가지고 있지 않은 환자군(81명)간에 통계학적으로 유의한 차이가 없었으며, 편측성 비용 환자군과 양측성 비용 환자군의 비교에서도 통계적으로 유의한 차이가 없었다.

고     찰

   생체 외 실험에서 염증의 강도에 대한 유전적 영향이 사이토카인 유전자의 다형성에 의해 나타나고, 이러한 유전자 다형성들이 많은 염증성 질환의 중증도 또는 감수성과 관계가 있다고 보고되었으며,¹²⁾ 비용의 발생에 유전적 요인이 관여할 것이라는 여러 연구들이 있지만,^1,2,3,4) 현재 이에 대한 이해는 미미한 상태이다. 
   5-LO는 leukotriene으로 알려진 paracrine과 endocrine eicosanoid의 산화적 생합성에서 중요한 효소이고,¹³⁾ cysteinyl-leukotriene은 염증에 대해 다양한 효과를 나타내며, 이들은 염증세포, 특히 호산구의 화학주성과 활성화, 평활근과 상피세포의 증식을 통해 기도의 섬유화, 혈관 확장, 혈관투과성 증가, 조직 부종을 야기하여 비점막의 혈류 증가와 부종을 일으켜 코막힘을 유발한다. 또한 배상 세포를 통해 점액분비를 유발하고 점액섬모 청소능을 감소시킨다.¹⁴⁾ 
   인간 5-LO 유전자는 10번 염색체에 위치하고 있으며 14개의 axon, 13개의 intron, 한 개의 전사시작부위를 가지고 있고, 5-LO 유전자의 촉진자는 ATG 전사 시작지점에서 -147과 -176 bp 사이에 위치하며, TATA와 CCAAT의 염기서열이 없는 독특한 G+C-rich 염기서열(GGGCGG)의 반복이 무작위로 5번 나타나는 양상을 보인다.¹¹⁾ Hoshiko 등¹⁵⁾은 HeLa 세포와 HL60 세포를 이용한 연구에서 Sp1 전사인자가 이러한 G+C-rich 염기서열에 결합하고, 5-LO의 발현이 이러한 G+C-rich 전사인자 결합부위에 의존한다고 보고하였다. 그리고 5-LO 촉진자는 Sp1, Sp3, Egr-1, Egr-2, glucocorticoid receptor, NK-KB, GATA, Myb 같은 전사인자들에 대한 다양한 consensus 결합부위를 가지고 있으나, 이러한 전사인자들의 상호작용은 아직 밝혀지고 있지 않다.⁵⁾ 
   5-LO 촉진자에서 자연적으로 발생하는 유전적 다형성에서 Sp1/Egr-1 consensus 결합부위의 결손 또는 첨가가 발생하며, 특이 유전자 대립자의 존재에 따라 반복 횟수가 결정된다.⁵⁾ In 등¹¹⁾은 3, 4 또는 6개의 Sp1/Egr-1 결합부위를 가진 대립자들이 5개를 가진 대립자보다 낮은 5-LO의 활성을 보인다고 보고하였으나, Silverman 등⁵⁾은 6개의 반복을 가진 대립자들이 5개의 반복을 가지는 대립자들보다 높은 활성을 보였다고 보고하였다.
   현재까지 5-LO 촉진자에서 발생하는 유전적 다형성이 아스피린 과민성 천식환자, 죽상동맥경화증, 대장용종의 발생에 미치는 위험도에 대한 연구들은 있었지만,^12,16,17) 비용발생과의 연관성을 본 연구는 아직 보고되지 않았다. 저자들은 5-LO 촉진자에 발생하는 유전적 다형성이 한국인의 비용 발생에 미치는 위험도를 조사하고자 하였으나, 정상 대조군과 비용 환자군 사이에서 Sp1/Egr-1 결합부위의 VNTR에 있어서 유의한 차이를 발견하지 못하였다. 그리고 5개의 반복(약 60%)이 다른 3, 4 또는 6개의 반복보다 높게 나타났으며, 이는 서양인을 대상으로 한 연구들과 일치하였으나, 5개의 반복을 나타내는 빈도(77∼84%)에 있어서 다소 낮았다.^11,12,16) 따라서 5-LO 촉진자의 유전적 다형성의 분포는 한국인과 서양인에서 인종적 차이가 있을 것으로 생각된다. 
   본 연구결과 한국인 비용 환자와 5-LO 유전자 촉진자의 유전적 다형성과의 연관성을 보이지 않아 5-LO 유전자 촉진자의 유전적 다형성이 한국인 비용 발생에 대해 영향을 미치지 않을 것으로 생각된다. 그러나 이번 연구에서의 대상이 많은 수가 아니어서 차후 보다 많은 대상의 연구가 필요하며, 5-LO 촉진자의 유전적 다형성이 5-LO의 활성에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

결     론

   본 연구결과를 토대로 5-LO 유전자 촉진자의 유전적 다형성은 한국인에서 비용의 발생에서 중요한 요소로 작용하지는 않을 것으로 생각된다. 만성 부비동염을 가진 비용 환자들에 대한 감수성 및 치료에 영향을 줄 수 있는 유전적 요인에 대하여 향후 추가적인 연구가 필요하리라 사료된다.

1. Greisner WA 3rd, Settipane GA. Hereditary factor for nasal polyps. Allergy Asthma Proc 1996;17(5):283-6.

2. Cohen NA, Widelitz JS, Chiu AG, Palmer JN, Kennedy DW. Familial aggregation of sinonasal polyps correlates with severity of disease. Otolaryngol Head Neck Surg 2006;134(4):601-4.

3. Molnar-Gabor E, Endreffy E, Rozsasi A. HLA-DRB1, -DQA1, and DQB1 genotypes in patients with nasal polyposis. Laryngoscope 2000;110(3 pt 1):422-5. 

4. Bidwell J, Keen L, Gallagher G, Kimberly R, Huizinga T, McDermott MF, et al. Cytokine gene polymorphism in human disease: On-line databases, supplement 1. Genes Immun 2001;2(2):61-70.

5. Silverman ES, Du J, De Sanctis GT, Radmark O, Samuelsson B, Drazen JM, et al. Egr-1 and Sp1 interact functionally with 5-lipoxygenase promoter and its naturally occurring Mutants. Am J Respir Cell Mol Biol 1998;19(2):316-23.

6. Schmid M, Gode U, Schafer D, Wigand ME. Arachidonic acid metabolism in nasal tissue and peripheral blood cells in aspirin intolerant asthmatics. Acta Otolaryngol 1999;119(2):277-80.

7. Pinto S, Gallo O, Polli G, Boccuzzi S, Paniccia R, Brunelli T, et al. Cyclooxygenase and lipoxygenase metabolite generation in nasal polyps. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 1997;57(6):533-7.

8. Kowalski ML, Pawliczak R, Wozniak J, Siuda K, Poniatowska M, Iwaszkiewicz J, et al. Differential metabolism of arachidonic acid in nasal polyp epithelial cells cultured from aspirin-sensitive and aspirintolerant patients. Am J Respir Crit Care Med 2000(2 pt 1);161:391-8.

9. Jung TT, Juhn SK, Hwang D, Stewart R. Prostaglandins, leukotrienes, and other arachidonic acid metabolites in nasal polyps and nasal mucosa. Laryngoscope 1987;97(2):184-9.

10. Park SK, Han TH, Jung H, Yang YI. Expression of 5-lipoxygenase and cyclooxygenase-2 in eosinophilic polyps and chronic inflammatory polyps: An immunohistochemical study. J Clinical Otolaryngol 2005;5:105-10.

11. In KH, Asano K, Beier D, Grobholz J, Finn PW, Silverman EK, et al. Naturally occurring mutations in the human 5-lipoxygenase gene promoter that modify transcription factor binding and reporter gene transcription. J Clin Invest 1997;99(5):1130-7.

12. Drazen JM, Yandava CN, Dube L, Szczerback N, Hippensteel R, Pillari A, et al. Pharmacogenetic association between ALOX5 promoter genotype and the response to anti-asthma treatment. Nat Genet 1999;22(2):168-70.

13. Samuelsson B. Leukotrienes: Mediators of immediate hypersensitivity reactions and inflammation. Science 1983;220(4597):568-75.

14. Haberal I, Corey JP. The role of leukotrienes in nasal allergy. Otolaryngol Head Neck Surg 2003;129(3):274-9.

15. Hoshiko S, Radmark O, Samuelsson B. Characterization of the human 5-lipoxygenase gene promoter. Proc Natl Acad Sci USA 1990;87(23):9073-7.

16. Sayers I, Barton S, Rorke S, Sawyer J, Peng Q, Beghe B, et al. Promoter polymorphism in the 5-lipoxygenase (ALOX5) and 5-lipoxygenase-activating protein (ALOX5AP) genes and asthma susceptibility in a Caucasian population. Clin Exp Allergy 2003;33(8):1103-10.

17. Dwyer JH, Allayee H, Dwyer KM, Fan J, Wu H, Mar R, et al. Arachidonate 5-lipoxygenase promoter genotype, dietary arachidonic acid, and atherosclerosis. N Engl J Med 2004;350(1):29-37.