| Localization of Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator in Nasal Polyp Epithelial Cell. |
| Yong Ju Jang, Jeong Hee Cho, Jae Hwan Lee, Chul Hee Lee |
1Department of Otolaryngology, Dankook University College of Medicine, Chonan, Korea. yjang@anseo.dankook.ac.kr
2Department of Pathology, Dankook University College of Medicine, Chonan, Korea.
3Department of Otolaryngology, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea. |
| 비용 상피세포에서의 Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator의 분포 양상 |
| 장용주1 · 조정희2 · 이재환2 · 이철희3 |
| 단국대학교 의과대학 이비인후과학교실1;해부병리학교실2;서울대학교 의과대학 이비인후과학교실3; |
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| 주제어:
비용ㆍCFTR. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) is a chloride channel protein that plays an important role in electrolyte and water transport, whose kinetics and localization are altered in cystic fibrosis (CF). Previous studies showed its presence in the apical domain of ciliated respiratory epithelial cells, and airway secretory glands. The purpose of this study was to characterize the localization of CFTR in the epithelium of nasal polyp of the subjects without phenotypic expression of cystic fibrosis.
MAERIALS AND METHODS: Immunohistochemical staining for CFTR, using monoclonal mouse anti-human CFTR, were performed on tissue sections of 4 normal turbinate and nasal polyps from 10 patients who underwent intranasal operation.
RESULTS:
The nasal polyp epithelium demonstrated a heterogeneous pattern of CFTR expressions, including diffuse or scattered cytoplasmic labeling, very low to undetectable labeling, intense perinuclear staining, and typical apical location.
CONCLUSION:
These results suggest that abnormal expression and distribution of the CFTR may have a role in the formation of nasal polyp. |
| Keywords:
Nasal polypㆍCFTR |
서론
Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator(CFTR)는 분비기능을 수행하는 기관의 상피세포 선단면에 분포하면서 c-AMP에 의하여 조절되는 Cl-통로 단백질이다.1) CFTR은 상피세포층을 통한 수분의 분비와 흡수에 중요한 역할을 담당하므로 이 단백질의 기능장애는 이러한 수분의 분비와 흡수 기능 수행에 이상을 가져온다.2) CFTR 유전자는 염색체 7번에 위치하며 27개의 exon으로 구성된 270 kb의 genomic DNA이다.2) 낭성섬유증은 이러한 CFTR 유전자의 돌연변이가 나타나는, 서양인에게 흔한 상염색체열성의 유전질환이다.3) 이 환자들은 유전자 결함에 의한 CFTR의 기능과 분포에 이상을 보이므로 빈번한 기도감염과, 췌장부전으로 조기에 사망하는 경우가 대부분이다. 이 환자들중 소아의 1/2, 성인의 1/3은 비용에 이환되어 있으며, 이는 CFTR의 기능과 분포의 이상, 그로 인한 비점막 상피세포층을 통한 수분의 분비와 흡수기능의 결함에 의하여 비롯되는 현상으로 이해되고 있다.5) 낭성섬유증 이환여부에 관계없이 일반적인 대부분의 비용의 조직학적 소견에 있어 점막하 조직의 부종성 변화가 중요한 특징이다. Bernstein 등6)은 이에 대한 설명의 하나로 비용종 상피세포는 증가된 Na ＋ 흡수, Cl - 투과성을 보인다고 하였고 이를 통하여 상피세포에서 증가된 Cl - 흡수가 비용종의 형성에 기여한다고 하였다.
본 연구에서는 비용점막의 전해질 수송의 장애가 CFTR의 발현과 분포의 이상에 의한다는 가정 하에, 낭성섬유증의 임상양상을 보이지 않는 비용환자의 점막상피층에서 CFTR의 발현양상을 연구하여, 이러한 환자군의 비용형성 과정에서도 CFTR의 이상발현이 낭성섬유증 환자의 비용에서와 같은 중요한 역할을 가지고 있는가에 대하여 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
4명의 편측부비동염 환자의 부비동염수술시 채취된 건측의 하비갑개 점막에서 호흡기 점막의 전형적인 상피층의 형태인 가중층섬모상피층을 보이는 부분을 대조군으로, 비용으로 인해 수술적 치료를 받는 10명의 성인환자(18∼45세)의 파라핀 포매된 비용조직에서의 면역조직화학염색결과를 비교하였다. 비용환자군은 낭성섬유증을 의심할 만한 현증과 기왕력을 보이지 않았다. 면역염색은 Streptavidin-Biotin peroxidase complex method로 시행하였으며, 일차항체는 R-domain specific monoclonal mouse anti-human CFTR antibody(Genzyme, Cambridge, MA)였고 희석율은 1：20으로 하였다. 염색을 위하여 파라핀에 포매된 조직을 4 μm의 두께로 박절하여 60℃에서 약 1시간 정도 건조시킨 후 xylene, acetone, alcohol, 95% ethanol, 90% ethanol, 증류수를 차례로 사용하여 탈파라핀화 시킨다. 고정액에 의해 약해진 항원성을 되살리기 위해 high temperature unmasking technique(0.1M sodium citrate buffer, pH6.0)을 적용하였다. 내인성 peroxidase의 활성을 H2O2(3%)로 10분간 blocking 한 후 cold PBS로 5분 세척하였다. 비특이적반응을 방지하기 위해 bovine serum에 30 분 incubation한다. 혈청을 털어버린 후 일차항체를 상온에서 1시간 반응시키고 다시 cold PBS로 세척한다. 바이오틴화된 이차항체를 30분간 처리한 후 PBS로 세척한다. 발색은 DAB(3, 3-Diaminobenzidine)를 사용하여 5분간 반응을 일으킨 후 PBS와 증류수로 세척한다. 대조염색은 Mayer Hematoxylin으로 2분간 실시하였다. 음성대조군에 대한 염색은 일차항체에 대한 반응과정만 생략하고 나머지는 동일한 과정을 거쳐 염색을 하여 CFTR 염색이 일어나지 않음을 확인하였다.
결과
정상 비갑개의 후반부점막 상피층에서 호흡기 점막의 전형적인 상피층의 형태인 가중층섬모상피층을 보이는 부분에서 CFTR은 세포질에서는 미약한 정도의 발현을 보였으나 섬모상피세포의 선단면에서는 뚜렷한 발현을 보였다(Fig. 1). 비용점막의 상피세포에서의 CFTR의 발현은 정상비갑개상피층과 뚜렷한 차이를 보였다. 그 특징들은 세포질(cytoplasm)의 전층에 걸쳐 양성반응을 보이는 세포가 많았다는 것(Fig. 2A), 어떤 상피세포층에서는 세포질 및 선단면 모두에서 그 발현이 매우 미약하였다는 점(Fig. 2B), 세포핵 주변의 골지체로 추정되는 부분에 강한 침착을 보이는 경우(Fig. 2C), 배세포의 과증식이 있는 부분에서는 상피층의 기저부에 분포되는 희미한 양성반응을 보인다는 점(Fig. 2D), 상피세포의 일부분에서는 정상비갑개상피세포에서와 같은 선단면에서의 뚜렷한 분포를 보이는 경우(Fig. 2E) 등으로 요약될 수 있다. 특히 한 환자의 비용조직에서도 이와같은 여러 조직학적 특징적 소견이 혼재되어 다양하게 나타나는 양상을 보이는 것이 특징이었다.
고찰
CFTR은 침샘관,7) 췌장관,8) 신소관,9) 기도상피세포10) 등에 분포하며 특히 정상적인 섬모상피세포의 표면선단에 주로 위치한다. 또한 일부분에서는 섬모세포의 세포막 바로 아래부분이나 세포핵 주위의 골지체에 분포할 수도 있다.10) 본 연구의 정상하비갑개 상피층에서 CFTR은 섬모상피세포의 선단면에서 뚜렷한 발현을 보였다. 이는 비용점막이 아닌 정상비점막에서 CFTR이 정상적인 발현양상을 보임을 확인해주는 결과이다. 정상상피세포에서의 전형적인 선단면에의 강한 분포와는 달리 CFTR은 낭성섬유증 환자의 상피세포에서 특징적으로 세포질 내에 전반적으로 분포하는 양상을 보인다.11) 이러한 분포의 변화는 CFTR 단백질의 돌연변이에 기인하는 단백질의 성숙과 trafficking 작용의 이상, 또한 지속적인 염증반응과 그로 인한 상피층의 개형에 기인하는 현상으로 이해된다.11) Dupuit 등은 낭성섬유증 환자군과 그 유전적 결함이 없는 환자군의 비용에서 CFTR의 발현을 연구한 결과 두 군에서의 발현양상에 차이가 없음을 발표하였다.12) Brezillion 등은11) 낭성섬유증의 유전자결함을 갖고있지 않는 비용환자군의 점막에서의 CFTR의 분포에 대하여 연구한 결과 비용점막의 상피세포에서 CFTR은 섬모세포의 선단면에 존재하는 것이 아니고 상피세포층의 세포질에 전반적으로 분포하거나 발현 자체가 매우 약하거나 거의 볼 수가 없는 결과를 보인다고 하였다. 또한 그들은 이러한 CFTR 발현정도와 분포의 다양성은 상피세포층의 개형 정도와 점막하 고유층의 염증정도에 비례하여 심해진다고 하였다.
낭성섬유증의 임상양상을 보이지 않은 대상군에서 행해진 저자들의 본 연구에서도 비용점막의 상피세포에서의 CFTR의 발현정도와 분포는 정상비갑개상피층과 비교하였을 때 차이를 나타내었다. 그 특징들은 기존의 연구결과들11)12)에서와 일치하는 것으로, 발현양상의 다양성, 세포질 내에서의 이상분포로 요약될 수 있다. 한 환자의 비용조직이라 할지라도 점막상피층의 조직학적 특성이 일정하지 않았고 그러한 차이에 따라 CFTR의 발현정도와 분포도 변화를 보였다. 세포질 내에서의 발현은 중층화가 심하게 된 상피에서 두드러지게 강하게 나타났다. 이러한 부분들에서는 세포핵을 둘러싼 골지체로 추정되는 부분13)에 CFTR이 강하게 침착되는 소견이 동반되는 경우가 흔히 관찰되었다. Brezillion 등은11) 기저세포의 증식이 심한 경우에는 표면에 가까운 세포층에서 그 발현이 더 희박하다고 하였으나 본 연구에서는 그러한 소견을 확인할 수 없었다. 뿐만 아니라 저자들이 관찰한 골지체로 생각되는 부분에서의 강한 분포는 여타 문헌에서 언급된 바가 없는 소견으로 이는 비용에서 CFTR 단백질의 2차적인 당화작용의 장애가 특징적으로 나타남을 시사하는 결과로 추정된다.7) 비용점막중 일부분에서는 CFTR의 전형적인 정상적인 분포를 보이기도 했으나 이러한 경우에 그 발현강도는 매우 미약하였고 세포질 내에서의 발현을 동반하는 이상발현이 대부분이었다. 이는 비용점막에서 부분적으로는 세포막의 선단면까지 도달하여 기능을 수행하는 CFTR 단백질들이 있음을 추정할 수 있게 한다.
CFTR의 발현이 세포질 내에서 매우 약화된 소견은 Brezillion의11) 연구에서와 같이 편평상피화생이 심하게 진행된 곳에서 특징적으로 나타났으나 이러한 변화를 보이지 않는 부분에서도 발견 가능하였다. 또한 대조군 하비갑개상피층 중에서도 비강의 앞쪽에 위치한 부위에서는 편평상피화생이 나타나는 경우가 흔히 관찰되었고, 이러한 부분에서도 CFTR은 세포질에 전반적으로 희미하게 분포하는 양상을 보였다. 그러나 이와 같은 전반적인 약화된 분포는 비용에서 더욱 일반적으로 관찰되는 소견이었다. 배세포의 증식이 심한 점막상피층에서는 상피층의 기저부에 국한되는 전반적인 CFTR의 발현이 있는것처럼 관찰되었으나, 이것은 배세포에서 CFTR의 발현이 전혀 이루어지지 않았기 때문에 상대적으로 발현강도가 강하게 보여서 나타나는 소견이었다.
본 연구의 결과는 CFTR의 발현정도와 분포에 있어서의 이상이 CFTR 유전자의 결함에 의해서만이 아니라 비용과 같은 염증성 질환에 의해서도 후천적으로 나타날 수 있음을 밝혀주었다. 이렇듯 후천적 원인에 의하여 나타난 CFTR의 이상발현과 분포도 유전적결함에 의한 이상에서와 같이 Cl- 투과성의 장애와 수분의 분비와 흡수 장애를 유발할 수 있음은 CFTR의 본연의 기능을 인지한다면 쉽게 추정할 수 있다.11) 이러한 사실은 비용에서 특징적으로 발견되는 부종성 변화의 기전에 대한 논리적인 설명의 근거가 될 수 있을 것이다.
결론
CFTR은 낭성섬유증의 전형적인 증상을 갖고 있지 않는 환자의 비용에서도 비정상적인 위치에서 다양한 강도로 발현되었다. 이러한 소견은 상피세포층의 선단에서 이온수송에 중요한 역할을 담당하는 CFTR의 변화된 분포양상이 조직의 부종을 특징으로 하는 비용의 병적과정에 있어 유의한 역할을 할 수 있음을 시사한다고 하겠다.
REFERENCES
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