교신저자：이재훈, 570-711 전북 익산시 신용동 344-2  원광대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   Th2 cytokine인 IL-4와 IL-13은 천식, 아토피성 피부염 그리고 알레르기 비염과 같은 알레르기 질환에서 중요한 역할을 하는것으로 알려져 있다. 그에 대한 기전으로 T 림파구를 성장 및 Th2 cytokine으로 분화시키고, B 림파구를 IgE로 변환시키는데 관여한다.¹⁾ Signal transducer and activator of transcription 6(STAT6)은 알레르기 질환에서의 IL-4와 IL-13의 작용에 중요한 전사 인자(transcription factor)로 알려져 있다.¹⁾ IL-4 혹은 IL-13의 분비는 세포표면에 존재하는 수용체와 결합하기 위하여 수용체의 이합체화(dimerization)와 Janus kinase(JAK)3과 STAT6의 활성을 야기한다. STAT6의 활성화 즉, tyrosine 인산화(phosphorylation)는 STAT6의 동시성이합체화(homodimerization)를 야기하여 핵으로 STAT6 이동을 촉진하고 DNA에서 promoter sequences에 특이 결합을 야기한다.²⁾ IL-4 inducible genes(5q31, 1q33.1)의 promoter 지역에서 STAT6 DNA 결합부위가 밝혀져 있다.²⁾ STAT6 결핍 마우스를 이용한 최근 동물 실험에서 Th2 반응과 IgE 생산이 억제된 보고가 있는데, 이는 STAT6가 IL-4의 작용에 중요한 역할을 하는 것을 시사한다.³⁾
   STAT6 유전자는 염색체 12p13.3-q14.1에 위치하고 있고 길이는 약 19 kb이고 23개의 exon들과 22개의 intron들로 구성되어 있다.⁴⁾ 최근 STAT6 유전자의 G2964A variant(guanine이 adenine으로 바뀌는 단독 누클레오티드 다형성)에 대한 연구가 영국인과 일본인에서의 천식을 포함한 알레르기 환자들을 대상으로 보고 되었다.¹⁾²⁾⁵⁾ 이러한 유전자 다형성은 종족간 혹은 종족 내에서 유전자와 유전자사이 혹은 유전자와 환경과의 상호작용에 따라 전체적인 표현형(phenotype)에 영향을 줄 수 있다. STAT6 유전자의 G2964A 다형성은 한국인에서의 알레르기 질환에 대한 보고는 아직까지 없었으며, 국외 문헌에서도 알레르기 비염을 대상으로 한 보고는 없었다. 이에 저자들은 한국인 알레르기 비염에서 STAT6 유전자의 G2964A 다형성과의 연관성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

   실험군은 2002년 1월부터 2003년 6월까지 알레르기 비염의 증상으로 원광대학병원 이비인후과를 방문하여 피부반응검사에서 알레르기 비염으로 확진된 229명을 대상으로 하였다. 대조군은 건강 검진을 위해 본 병원을 방문한 278명을 대상으로 하였고 설문지를 통해 알레르기 질환의 증상들과 피부 단자 검사에 음성을 보인 경우로 하였다. 평균 연령은 대조군에서 27.2±11.6세, 실험군에서 26.6±10.2세로 통계학적 차이가 없었으며, 남녀성비는 대조군은 남：여=145：133, 실험군은 남：여=120：109로 통계학적 차이가 없었다.
   STAT6 유전자형 분석은 Miller 등⁶⁾의 방법으로 말초 혈액에서 분리된 유핵 세포로부터 genomic DNA를 추출하고자 말초 혈액내 유핵 세포를 3% dextran이 들어있는 생리 식염수로 분리하였다. 남아 있는 적혈구는 0.2% 저장식염수를 이용하여 용혈시켜 제거하고 얻어진 백혈구를 10% sodium dodecyl sulfate(SDS)로 처리한 후 phenol, chloroform 및 isopropanol을 이용하여 genomic DNA를 추출하였다. 그리고 다음과 같은 PCR 방법으로 STAT6 유전자형을 확인하였다. 백혈구로 부터 추출된 genomic DNA를 template로 하였으며 PCR primer(Bioneer, Daejeon, Korea)는 Forward primer STAT6 F：5'-GAA GTT CAG GCT CTG AGA GAC-3', Reverse primer STAT6 R : 5'-CCA TCA CCC TCA GAG AGC-3'을 주문제작하여 사용하였다. PCR 반응 혼합물은 genomic DNA 100 ng, primer 각각 0.5 μM씩, dNTP 혼합체 40 μM, MgCl2 2.5 mM, Tris-Hcl 10 mM(pH 8.0), Taq polymerase(TaKaRa, Otsu, Japan) 1.0 unit를 섞어 총 용량이 20 μl로 하였다. PCR 반응은 초기 denaturation 95℃ 10분 반응 후 94℃ 30초, 60℃ 30초, 72℃ 30초를 35회 반복한 후 마지막 75℃에서 5분간 extention하여 증폭시켰다(MJ Research, USA). 증폭된 PCR 산물은 BsaHI(New England Biolabs Inc., MA, USA) 제한효소로 처리하고 4.5% agarose gel에서 전기 영동시켜 ethidium bromide로 염색하여 제한 절편 양상을 확인하고 최종 유전자형을 확인하였다.

통계처리
   STAT6 유전자 다형성 분포 차이에 대한 평가는 χ²를 사용하였으며 통계 처리는 SPSS program version 10(SPSS Inc. Chicago, IL, U.S.A.)를 이용하였다.

결     과

STAT6 G2964A variant 유전자 다형성 유형
   STAT6 G2964A는 3가지 유형(A/A, G/A, G/G)을 보였다. 동형의 야생(homozygous wild)형인 G/G의 93 bp DNA은 BsaHI 제한효소에 의해 74와 19 bp 분절로 나눠지고, 이형(heterozygote)형인 G/A의 DNA는 93, 74 그리고 19 bp의 분절을 보였다(Fig. 1).

STAT6 G2964A variant 유전자 다형성 유형 분포
   환자군에서 STAT6 유전자형은 G/G형이 19.65%, G/A형이 46.73%, A/A형이 33.62%였고, 대조군에서는 G/G형이 18.35%, G/A형이 48.92%, A/A형이 32.73%로 두 군 사이에 유의한 차이는 없었으며 두 군의 G/A 대립인자의 비교에서 대조군에서 환자 군에 비해 A 대립인자의 증가된 소견을 보였으나 두 군 사이에 유의한 차이는 없었다(Table 1).

고     찰

   1919년 Cooke와 Vander Veer⁷⁾에 의해 504가족들을 대상으로 한 알레르기 질환들의 유전 연구에서 멘델의 상염색체 우성으로 유전되는 감작 성향(sensitization tendency) 이 보고 된 이후 1950년대부터 다인성(multifactorial) 이론이 단인성(monogenic) 이론보다 우세하게 되었다. 1988년에 Cookson과 Hopkin⁸⁾에 의해 아토피가 모계 상염색체 우성을 통해 유전된다고 하였고, 1994년 Martinez 등⁹⁾에 의하여 동시의 상염색체 우성 및 열성유전을 통해 한가지의 중요한 유전자가 다른 여러 개의 유전자에 영향을 준다고 보고하였다. 최근 알레르기 질환의 쌍둥이 연구와 인종분석에서 약 50~60%에서의 유전을 보고하였다.¹⁰⁾
   알레르기 질환의 유전적 연구와 더불어 아토피의 병리기전에 관여하는 분자 표식자(molecular markers)들과 유전자들 사이의 연관성이 광범위 유전자 검사를 통해 밝혀져 왔는데 기도 과민과 4번 염색체, 총 혈청 IgE 및 호산구증가증은 6번 염색체, 총 혈청 IgE, 알레르기 피부 검사와 천식과 11번 염색체, 아토피와는 13번 염색체, 총 혈청 IgE, 기도 과민, 천식과 16번 염색체와 연관되는 것으로 각각 보고 되었다.¹¹⁾ 그러나 이런 보고와는 달리 아토피의 병리기전에 관여하는 분자 표식자가 단독 유전자좌(locus)에만 명백하게 존재하지는 않는다는 연구도 있었다.¹²⁾
   알레르기 질환의 병리기전에 관여 하는 유전자로 IL-4는 염색체 5q31.1-q33.1, major histocompatibility complex(HLA) D는 6q21.3, high affinity IgE receptor의 β chain은 11q13, Interferon γ은 12q15-q24.1, T-cell receptor gene alpha/delta는 14q11.1에 존재한다고 보고 되었다.¹³⁾ 일본인을 대상으로 한 아토피성 천식과 분자 표식자가 13번 염색체와 연관성이 있다고 보고되었고,¹⁴⁾ 다른 연구에서는 염색체 12q가 천식과 알레르기 비염에 대한 감수성과 관련이 있다고 보고되었다.¹⁵⁾ 그러나 지금까지 보고 된 자세한 유전자 지도 및 유전자 다형성의 대부분의 경우 천식에서 연구되어왔으며 알레르기 비염을 대상으로 한 경우는 거의 전무한 상태이다. 유전자간 또는 유전자와 환경과의 상호 작용이 알레르기 질환의 전체적인 표현형에 영향을 줄 수 있으므로, 알레르기 질환들에 관여할 수 있는 후보 유전자에 대한 다형성의 접근이 다양한 인종을 통해 이루어져야 한다는 점이 중요하다고 하겠다.
   알레르기 질환에서 중요한 역할을 하는 Th2 cytokine인 IL-4와 IL-13은 IL-4 receptor(R)α를 같이 공유하고 있고 유사한 생물학적 특성을 가지고 있다.¹⁾ STAT 단백질들은 cytokine에 관련된 반응을 중개하는 전사인자들이며 그들 중 STAT6 단백질은 IL-4와 IL-13의 신호전달에 관여한다.²⁾ 최근 인간의 IL4R 유전자에서 3개의 coding variants(Ile50, Arg551, Pro478)가 밝혀졌는데 이것들은 여러 인종들의 아토피성 천식과의 유전적 및 기능적인 면에서 연관성이 있다고 보고 되었다.^16)17)18) 이러한 연구들을 통해 인종간의 유전적 이질성(heterogeneity)이 있음을 보여 준다. Ile50 variant와 일본인 아토피성 천식과의 연관성이 있는데 이에 대한 기전은 Ile50 variant가 STAT6을 통하여 IgE 합성을 상향조절 함으로써 이루어진다고 보고 되었다.¹⁶⁾ Arg551 혹은 Pro478 variant는 서양인인 미국인과 독일인에서의 IgE 수준과 관련이 있다고 보고되었는데 이러한 결과는 서로 다른 기전을 통해 이루어 질수 있다.¹⁷⁾¹⁸⁾ Arg551Gln IL-4Rα의 기능적인 평가에서 IL-4의 투여 후 단핵구 세포에서 음성 조절 분자(negative regulatory molecule)인 tyrosine phosphatase의 결합력이 손상되었고 CD23의 발현은 증가되었다.¹⁷⁾ Pro478 variant는 세포질 단백질인 insulin receptor substrate 1과 2(IRS 1/2)의 결합에 대한 친화력을 변화시켜 IL-4Rα의 변형된 구조를 야기하여 IgE 수준을 내리게 할 수 있다.¹⁸⁾ 이러한 인종에 따른 유전적 이질성은 IL-4Rα의 variants와 신호전달물질인 STAT6 단백질와의 분자적인 상호작용이 중요할 수 있다. STAT6 gene의 유전자 다형성은 돌연변이 scanning을 통해 STAT6의 3'untranslated region(UTR)에서 G2964A variant와 exon 1에서의 GT repeat가 보고되었다.¹⁾¹⁶⁾ 이러한 유전자 다형성들은 직접 혹은 간접적으로 영향을 주어 STAT6 mRNA의 비정상적인 해독(translation)을 야기할 수 있다.¹⁾
   저자들은 본 연구를 통해 한국인 알레르기 비염환자와 STAT6 유전자의 G2964A에 대한 유전자 다형성과는 연관성이 없음을 알 수 있었다. 
   최근 일본인 천식, 아토피성 피부염 그리고 음식 알레르기 환자들을 대상으로 한 보고들에서 상반된 연관성의 결과를 보였다.¹⁾²⁾ Gao 등⁵⁾은 영국인과 일본인 천식 환자들을 대상으로 한 연구에서 일본인의 경도 천식환자에서 연관성을 보인 반면, 영국인 천식환자에서는 연관성이 없다고 보고 하였다. 이런 결과들은 다른 인종뿐만 아니라 같은 인종 간에서도 유전적인 이질성이 있을 수 있음을 보여준 증거라 할 수 있겠다. 최근의 연구⁵⁾에 따르면 서양의 영국인 대조군에서는 2964G 대립인자가 우성 인자(76%)로, 동양의 한국인과 일본인은 2964A 대립인자가 각각 57%(본 연구) 및 67%⁵⁾ 우성 인자이었다. 동양인과 서양인에서 각각 다른 양상을 보이고 있어 인종간의 유전적 연구가 중요함을 알 수 있다. 향후 한국인 알레르기 비염환자에서 STAT6 유전자의 exon 1에서의 GT repeat 유전자 다형성에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

결     론

   본 연구의 결과로 보아, STAT6 G2964A variant 유전자 다형성이 한국인 알레르기 비염의 발생에 있어 유전적 감수성 결정에 중요한 요소로 작용하지는 않을 것으로 사료된다.

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