서     론

   염증매개체란 상피세포, 내피세포, 국소비만세포, 침윤된 염증세포, 면역세포 등에서 분비되어 순차적 염증반응들을 매개하는 단백질, 펩티드, 당단백질, 프로스타글란딘과 류코트리엔을 포함하는 아라키돈산 대사산물들(arachidonic acid metabolites), 시토카인(cytokine), 산화질소(nitric oxide), 산소자유기(oxygen free radicals) 등을 일컫는다. 염증매개체들은 혈관투과성의 변화, 화학주성, 중이점막의 분비활성 자극, 점액당단백질의 분비자극, 또 다른 염증매개체들의 생산을 자극하여 중이염의 발생기전에 있어 중요한 역할을 하며 내이에 작용하여 내이의 기능적, 형태학적 변화를 초래할 수도 있다. 염증매개체는 그 종류들이 매우 다양하여 그 중 몇 가지만이 중이염의 발병기전에 있어 중요하다 할 수 없고 유기적인 그물(network) 안에서 그 반응들이 이루어지므로 중이염의 발병기전에 있어 염증매개체들의 역할을 폭 넓고 개괄적으로 이해할 수 있도록 이제까지 보고된 연구들에 대한 전반적인 review를 해 보고자 하였으며 진주종에 국한된 사항은 제외하였다.

Bacterial Endotoxin and Lipopolysaccharides

   중이염이 비인두에서 이관을 통해 침입한 세균에 의한 병발한 경우, 내독소(endotoxin)가 염증의 개시에 주요 역할을 한다고 알려져 있다. 내독소는 모든 그램음성균의 외측 세포막에 존재하며 lipopolysaccharide(LPS)와 단백질의 결합체로 존재하며, LPS는 지질 부분(lipid A)이 3-deoxy-D-manno-octulosonic acid(KDO)에 의해 O-항원(O-antigens)이라 불리는 이질성의 당중합체(sugar polymer)에 결합되어 있다. 그램음성균 중 중이염의 주요 병원균인 nontypable Hemophilus influenzae(NTHi)와 Moraxella catarrhalis는 O-항원을 갖지 않아 내독소가 lipooligosaccharide(LOS)와 단백질로 구성되어 있다. 내독소는 국소 대식세포에서 tumor necrosis factor-α(TNF-α), interleukin-1β(IL-1β)를 분비하도록 자극하며¹⁾ 그 외 다양한 염증매개체들의 유도, 면역반응의 변조(modulation) 역할을 한다.
   내독소 및 LPS는 중이삼출액 내에서 비교적 높은 확률로 검출되며^2,3) 만성적인 국소면역계의 자극을 통하여 중이염증과 삼출액의 지속에 기여한다.⁴⁾ LPS는 TNF-α, IL-1β 외에 IL-6의 분비를 자극하며,^5,6) 이들 시토카인들도 중이삼출액내에서 검출된다.⁷⁾ NTHi LOS는 배양된 사람의 중이상피세포에서 IL-1β, TNF-α, macrophage inflammatory protein-1β(MIP-1β), IL-6, IL-8, monocyte chemotactic protein-1(MCP-1) mRNA의 발현을 증가시킨다.⁸⁾ Barrett 등⁹⁾은 토끼의 중이상피세포에서 LPS가 intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) receptors, NF-κB의 활성을 증가시킴을 보고하였다. 한편, NTHi의 외측 세포벽¹⁰⁾이나 폐렴구균의 사균¹¹⁾으로 실험적인 중이염을 유발할 수 있으며 LPS를 높은 농도로 기니픽의 중이로 투여할수록 긴 기간의 삼출성중이염이 유발된다고 보고되었다.¹²⁾ 내독소가 점액섬모운반(mucociliary transport) 기능의 저해를 유발하는 것도 중이염의 만성화에 기여하는 원인이라 하겠다.¹³⁾ 내독소는 정원창을 통하여 내이의 조직과 염증세포에 결합할 수 있으며,¹⁴⁾ Kim과 Kim¹⁵⁾은 내독소를 기니픽의 정원창에 투여하면 난청이 유발된다고 보고하였다.

Complements

   보체는 중이염 뿐 아니라 인체 내의 모든 염증의 개시에서 처음으로 활성화되는 매개체 중 하나이다. 보체경로는 침입에 대한 첫 세포독성반응으로서 백혈구의 동원을 시작하고 혈관변화를 일으키는 활동을 한다. 혈관 내에서 보체의 활성화는 항원-항체복합체, 세균산물, 독소, 손상된 내피세포 등과 같은 다양한 자극에 의해 이루어진다.¹⁶⁾ 항체가 항원 혹은 이물분자에 결합하면 항체의존적인 고전경로가 활성화되고, 반면 대체경로는 내독소의 LPS 부위나 다른 비단백성분에 의해 활성화된다. 만성삼출성중이염 환자의 중이삼출액과¹⁷⁾ 중이점막에서¹⁸⁾ 보체 활성화의 산물이 검출되어 중이염과 보체의 연관성이 보고된 바 있다. 코브라 뱀독으로 보체 결핍을 유도한 기니픽에게 면역매개성 삼출성중이염을 유발시킨 경우 염증반응과 삼출액이 대조군에 비하여 적게 유발되지만¹⁹⁾ 유전적으로 complement factor I 결핍이 있어 보체가 소진된 경우 재발성 중이염에 이환되는 빈도가 높다²⁰⁾고 한다. 만성삼출성중이염 환자의 중이점막에서 보체의 활성화와 이에 따른 염증반응이 진행되는 반면, 과도한 숙주점막의 손상을 방지하기 위해 membrane cofactor protein(MCP), protectin(CD59)과 같은 보체 조절자(complement regulator)의 발현도 증가한다.¹⁸⁾

Cytokines

   시토카인은 중성구, 대식세포, 림프구와 같은 염증세포와 상피세포에서 분비되는 당단백질로서 면역 및 염증반응을 변조하거나 조화시킨다. 시토카인의 종류는 매우 많으므로 중이염과 관련되어 보고된 연구들을 중심으로 언급하고자 한다.

Interleukin-1 
   IL-1은 대식세포, 림프구, 혈관내피세포, 중성구, 섬유모세포, 단핵구 등에서 분비되어 세포독성 T세포와 B림프구의 화학주성(chemotaxis), IL-2, IL-6, IL-8, TNF 합성의 자극, 중성구의 화학주성과 탈과립, 섬유모세포와 상피세포의 증식, 히스타민 분비, 아라키돈산 대사의 자극 등의 작용을 한다.^21,22,23,24) IL-1은 IL-1α와 IL-1β의 두 가지 형태로 존재하고 서로 30% 미만의 동질성을 갖지만 같은 세포표면의 수용체에 결합하여 같은 생물학적 활성을 매개한다.²¹⁾ 두 가지 형태 모두 33 kDa의 전구물질로 합성된 후 17 kDa의 분해된 단백질로서 분비된다. IL-1 생산에 대한 자극으로서는 LPS, 류코트리엔, TNF, Platelet activating factor(PAF) 등이 알려져 있으며, 중성구에서 양성되먹임 기전으로 자신의 분비를 늘린다.^{25,26,27,28,29)} 
   중이염의 발병기전에 있어 Haemophilus influenzae의 사균이나 내독소, 폐렴구균 생균으로 중이염을 실험적으로 유발한 경우 중이삼출액 내에서 IL-1β가 높은 농도로 검출되며, 또한 IL-1β로 내독소로 유발된 것과 유사한 중이염을 유발할 수 있으며, 이 반응은 anti-IL-1 receptor 항체로 감소시킬 수 있었다.^30,31,32) Barzilai 등³³⁾은 IL-1 농도가 세균이 배양되는 급성중이염에서 배양되지 않는 중이염에 비해 높으며, 4~5일의 항생제 치료 후에는 병원균이 박멸됨과 상관없이 그 농도가 감소한다 하였다. 한편, 나이와의 연관성에 있어 어른의 삼출성중이염에서는 어린이의 것에 비해 enzyme- linked immunosorbent assay(ELISA) 방법에 의한 IL-1β의 검출률이나 농도가 적은 것으로 보고되었다. 이로서 어른의 중이염은 어린이에 비해 세균에 의한 급성염증반응이 적고 좀더 만성적인 염증상태가 지속되고 있다고 유추해 볼 수 있겠다.^7,34) 

Interleukin-2
   IL-2는 15.5 kDa의 상향조절(up-regulating) 시토카인으로서 T세포, B세포, 자연세포독성세포(NK cells), 단핵구 및 대식세포의 성장, 증식 및 분화를 조장함으로써 세포매개성 염증반응을 자극한다. IL-2는 주로 활성화된 T세포에서 분비되어 성숙한 T세포의 클론확장, T세포에서 interferon(IFN)-γ 및 IL-4와 같은 시토카인의 생산,³⁵⁾ B세포의 성장과 B세포에서 면역글로불린 J-연쇄의 전환 및 IgM의 분비,³⁶⁾ 자연세포독성세포에서 IFN-γ의 생산과 세포용해(cytolytic) 활성의 증대,³⁷⁾ 대식세포 전구물질들의 증식과 분화,³⁸⁾ 단핵구에서 세포용해 활성의 증대³⁹⁾ 등의 다양한 작용을 가진다. 재합성 IL-2를 기니픽의 중이에 투여한 경우 세포성(cellular) 중이삼출액이 유도된다.⁴⁰⁾ 
   IL-2는 급성중이염 환자의 중이삼출액에서 ELISA 방법으로,⁴¹⁾ 또는 동물에서 Streptococcus pneumoniae type 3나 NTHi로 급성중이염을 유발시킨 후 중이점막에서 역전사-중합효소연쇄반응(RT-PCR) 방법으로 검출이 되지 않았다고 보고되었으나,⁴²⁾ 면역매개성 삼출성중이염을 유발시킨 경우 중이삼출액에서,⁴³⁾ 그리고 만성삼출성중이염 환자의 삼출액에서 검출되었다.^7,44) 이러한 차이는 IL-2의 검출 방법, 실험적 중이염의 유발 방법에서 기인할 수도 있으나, 주로 세균 감염에 의한 급성중이염과 만성삼출성중이염 간에는 동원되는 세포 종류나 시토카인이 다른 양상에 의한다는 가정을 할 수 있겠다. 

Tumor necrosis factor-α(TNF-α)
   TNF-α는 17 kDa 폴리펩티드로서 주로 자극된 대식세포에서 분비되지만 섬유아세포, T세포, B세포, 내피세포 및 상피세포에서도 분비되어 급성 염증반응에서 주요 역할을 한다.⁴⁵⁾ TNF-α는 다형핵백혈구의 활성화, 섬유아세포 증식의 조장, 혈관 내피세포와 B세포 증식의 억제 및 연골과 골조직의 흡수 자극 등의 기능과 중성구, 단핵구, 대식세포 및 림프구에 대하여 화학유인을 한다.⁴⁶⁾ TNF-α는 IL-1과 유사한 기능을 지녀 서로의 생산을 유도하고^47,48) 생체 내에서 상승작용을 일으키며,⁴⁹⁾ 삼출성중이염 환아들의 중이삼출액 내에서 검출되는 농도가 서로 비례함이 보고되었다.⁵⁰⁾ TNF-α가 유도하는 다른 시토카인 및 염증매개체들로는 아라키돈산 대사산물, IL-2, IL-6, IL-8, intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1), vascular cell adhesion molecule-1(VCAM-1) 등이 있다.^{51,52,53,54,55)} 
   LPS를 친칠라의 중이강 내에 투입하였을 때 중이삼출액 내의 TNF-α의 농도가 증가하며,⁴⁶⁾ 폐렴구균으로 실험적 중이염을 유발하였을 때에도 중이삼출액 내에서 TNF-α의 농도가 증가하여 72시간에 최고점에 달하며 삼출액 내의 중성구 농도와 비례한다고 보고되었다.⁵⁶⁾ LPS를 이관폐색과 더불어 중이강에 투여한 경우 이관폐색만으로 중이염을 유발시킨 군에 비해 중이삼출액 내에서 TNF-α의 농도가 높게 검출된다 하였고,⁵⁷⁾ 삼출성중이염 환자의 삼출액이 점액고름성(mucopurulent)일수록 다른 성상에 비해 내독소와 TNF-α의 농도가 높다 하였으며,⁵⁸⁾ 급성중이염 환아를 항생제로 치료하여 세균이 배양되지 않게 된 경우 배양되는 경우에 비하여 TNF-α의 농도가 낮다고 보고되었다.⁵⁹⁾ 이러한 연구 결과들로 미루어 세균에 의해 중이염이 유발된 경우 TNF-α가 병리기전에 있어 매우 중요한 역할을 한다고 할 수 있겠으며, 어른의 삼출성중이염에서는 TNF-α의 농도가 어린이의 것에 비해 낮으며³⁴⁾ 삼출성중이염 환아에서 나이가 많을수록 어린 경우에 비해 TNF-α의 농도가 높았던 결과⁷⁾들에서 연령에 따른 세균성 원인의 빈도를 감안해 볼 수 있겠다. 그러나, 이관폐색만으로 삼출성중이염을 유발한 뒤 중이점막에서 8주와 16주에 TNF-α mRNA의 발현이 높았다는 보고와,⁶⁰⁾ 면역매개성으로 유발한 중이염에서 TNF-α 길항제인 soluble TNF receptor type I(sTNF RI)에 의해 중이염의 병리소견이 감소했다는 보고⁶¹⁾로 미루어 세균성 원인의 중이염이 아닌 경우에도 TNF-α는 중이염의 병리기전에서 중요한 역할을 한다. 
   TNF-α는 친칠라의 배양된 중이상피세포에서 점액의 생산과 mucin gene 2의 발현을 유의하게 상승시키며, mucin gene 5AC의 생산을 늘리는 경향이 보고되었다.⁶²⁾ Nell과 Grote⁵⁸⁾은 삼출성중이염 환아의 삼출액을 대상으로 점액성 내지 점액고름성 삼출액이 장액성 삼출액에 비하여, 중이염의 이환기간이 길수록 TNF-α의 삼출액 내 농도가 높으며 내독소의 농도도 동시에 높았다고 하였다. 한편, 환기관삽입술을 받는 만성삼출성중이염 환아의 삼출액에서 세포배양방법에 비해 중합효소연쇄반응 방법에 의해서 세균의 존재가 확인되는 경우가 많다.⁶³⁾ 따라서, 삼출성중이염이 만성화하는 데에는 biofilm과 같은 대사활성도가 낮은 세균 및 내독소의 지속적 존재와 TNF-α, 증가된 점액분비의 요인들이 작용할 것이다.

Interleukin-4 and Interleukin-5
   IL-4는 20 kDa의 당단백질로서 주로 T세포에서 생산되지만 비만세포와 호염구도 생산할 수 있으며, 활성화된 T세포의 증식을 지원하고 Th2형 림프구로 분화시킨다. 이어서 IL-4는 휴지기의 B세포에서 MHC class II 항원과 IgE 수용체의 발현을 증가시키고, 활성화된 B세포에서는 IgG1과 IgE의 발현을 증가시킨다. Mossmann 등⁶⁴⁾은 생쥐에서 T-helper 림프구를 그 세포로부터 분비되는 시토카인의 종류에 따라 IL-2, IFN-γ, TNF-β를 생산하는 Th1형 림프구와 IL-4, IL-5, IL-6, IL-10을 생산하는 Th2형 림프구로 구분하였다. 인체에서 이러한 2분법이 엄격하게 적용되는 것은 아니며 IL-9, IL-13도 Th2형 림프구에서 주로 분비된다.⁶⁵⁾ Lee 등⁶⁶⁾의 연구결과에 의하면 알레르기에서는 주로 Th2형 세포활성물질이 증가하는 것으로 알려져 있다. IL-5은 T림프구와 비만세포에서 생산되어⁶⁵⁾ 호산구의 분화를 유도하고 활성화된 B세포의 증식을 증대시키며, B세포에 작용하여 IgA의 생산을 자극하고 유지시킨다.^25,67) 
   폐렴구균이나 H. inflauenzae로 유발시킨 급성중이염 모델에서 IL-4 mRNA가 검출되지 않았으나,⁴²⁾ Bikhazi와 Ryan⁶⁸⁾은 면역매개성 중이염을 유발시킨 후 중이삼출액 내에서 IL-4와 IL-5 양성세포가 다수 발견되고, 만성적으로 유발시킬수록 IL-5 양성세포가 우세해지며 이는 증가된 IgA의 생산과 상관관계가 있다 하였다.⁶⁸⁾ Wright 등⁶⁹⁾은 아토피 환자의 중이점막에서 면역화학염색방법과 in situ hybridization의 방법으로 호산구에서 분비된 major basic protein(MBP)와 IL-5 mRNA의 상승된 발현을 보고하였다. Pollock 등⁷⁰⁾은 Brown-Norway Rat에게 ovalbumin(OVA)로 감작시켜 중이염을 유발시킨 모델에서, IL-4에 대한 soluble receptor(sIL-4R)나 IL-5 항체로 전처치한 경우 대조군에 비해 알레르기성 이관기능부전과 이관염증이 방지되며 그 효과는 sIL-4R의 경우가 더 크다 하였다. 한편, 알레르기를 동반한 만성삼출성중이염 환자의 중이삼출액 내에서 IL-4와 IL-5를 발현하는 세포의 빈도가 높으며,⁷¹⁾ IL-4의 농도가 높다고 보고되었다.^44,72) 이러한 연구들에서 삼출성중이염에 있어 IL-4와 IL-5가 관여하여 중이에서 능동적인 알레르기 반응이 일어난다고 할 수 있으며 IL-5는 IgA의 생산과 더불어 중이염의 만성화와 관계있다 하겠다.

Interleukin-6
   IL-6은 IL-1β, TNF-α, IL-8 등과 함께 proinflammatory cytokine으로 분류되어 급성기 염증반응에서 주요 역할을 하며 helper T세포, 대식세포, 비만세포, 중성구, 상피세포, 섬유아세포 등에서 분비된다. Sato 등³¹⁾은 친칠라의 중이에 페렴구균을 투여하고 72시간 경에 중이액에서 IL-6의 농도가 정점에 이르며 중이액 내의 중성구 숫자와 비례한다 하였다. Melhus와 Ryan⁴²⁾이 세균으로 유발한 실험적 급성중이염 모델에서 중이점막에서의 IL-6 mRNA 발현은 세균 투여 6시간 후에 정점에 이르렀다. 급성중이염 환자의 중이액에서 IL-6의 농도를 측정하였을 때 중이액에서 세균이 배양되는 경우가 배양이 되지 않는 경우에 비해, 그리고 항생제를 투여한 이후 그 농도가 유의하게 줄었다고 하며,⁷³⁾ Heikkinen 등⁷⁴⁾에 의하면 급성중이염 환자의 혈청에서도 IL-6의 농도가 상승된다. Yellon 등⁷⁵⁾에 의하면 반복적인 급성중이염 혹은 만성삼출성중이염 환자의 중이삼출액 내에서 검출되는 IL-6의 빈도는 83%이며 측정된 IL-1β, TNF-α의 농도와 각각 유의한 상관관계가 있다 하였다. Jang과 Kim⁴⁴⁾의 보고에 의하면 알레르기를 동반한 삼출성중이염 환아의 삼출액에서 IL-6의 농도는 알레르기가 없는 경우에 비하여 유의하게 높다고 하였으므로 이러한 차이는 Th2형 림프구에서 분비된 IL-6의 양에 의한 것으로 생각된다. 
   한편, Hebda 등⁶⁰⁾은 이관폐색만으로 중이염을 유발시킨 경우 초기에는 중이점막에서 IL-6 mRNA의 발현이 없었지만 3주에서 16주 사이에 IL-1β, TNF-α, IFN-γ, MCP-1, Transforming growth factor-β(TGF-β)와 더불어 IL-6의 발현이 증가하는 것을 관찰하였다. 따라서 이러한 관찰로부터 이관기능의 부전이 있는 경우 hydrops ex vacuo 이론에 의한 수동적 중이삼출의 기전뿐 아니라 능동적인 세포반응이 일어남을 알 수 있다. 근래에 Kerschner 등⁷⁶⁾은 배양된 친칠라의 중이상피세포를 IL-6로 처치한 후 점액의 분비가 증가함을 보고하였으나 그 기전은 알 수 없다.

Interleukin-8
   IL-8은 IL-1β, TNF-α, IL-13, LPS, virus 등의 자극에 의해 단핵구, 대식세포, 섬유아세포, 내피세포, 림프구 등에서 분비되어 중성구, 호염구, T세포에 대한 화학주성, 중성구에서 접착분자들의 표면발현과 세포내 효소의 분비, 호염구에서 히스타민 분비조절 등의 작용을 한다.^{77,78,79,80,81,82)} Sato 등³¹⁾이 폐렴구균으로 친칠라에게 급성중이염을 유발하고 중이액에서 proinflammatory cytokines의 농도를 시간에 따라 ELISA 방법으로 측정한 결과에 의하면 IL-1β는 6시간에 정점에 이르고, IL-6, IL-8, TNF-α는 72시간에 정점에 이르렀다. 
   IL-8과 급성중이염과 연관된 연구들로서는, 중이액 내에서 IL-8의 농도는 세균배양 양성과 상관관계를 이루고, 삼출성중이염에 비해 급성중이염에서 높으며, 초기에 측정된 농도가 높을수록 1개월 이내 급성중이염의 재발 빈도가 높아진다는 보고들이 있다.^83,84,85) 삼출성중이염과 관련한 연구들로서는 어린이의 중이삼출액에서 어른에 비해 ELISA 방법으로 측정한 IL-8의 농도가 높다는 보고,⁸⁶⁾ 반면 역전사-중합효소연쇄반응으로 시도한 결과에서는 그 차이가 없다는 보고,⁸⁷⁾ 중이삼출액 내에서 IL-6와 IL-8의 농도가 비례한다는 보고가 있었다.⁸⁸⁾ Pospiech 등⁸⁹⁾은 삼출성중이염 환자의 중이삼출액의 저류기간이 길수록, 삼출액의 성상이 장액성에 비해 점액성일 경우 삼출액 내에서 IL-8의 농도가 높다하였다. 한편, 결장암종에서 유래된 goblet cell line인 HT29-MTX를 IL-1β, TNF-α로 처리하면 IL-8의 분비가 유도되고, IL-8은 용량 의존적으로 MUC5AC, MUC5B 점액의 분비를 자극한다는 연구결과⁹⁰⁾를 참조하면 IL-8은 점액의 분비를 증가시켜 삼출성중이염의 만성화에 기여한다고 생각된다.

Interleukin-10 
   IL-10은 시토카인합성 억제인자(cytokine synthesis inhibitory factor) 혹은 항염 시토카인(antiinflammatory cytokine)으로서 알려져 있다. de Waal 등⁹¹⁾에 의하면 IL-10은 LPS의 자극에 의해 활성화된 단핵구에서 분비되어 class II 주조직적합체(MHC) 발현 및 IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α, GM-CSF와 같은 proinflammatory cytokines의 생산을 하향조절 하며, TNF-α는 음성되먹임 기전으로 단핵구의 IL-10 생산을 증강시킨다.⁹²⁾ IL-10 mRNA는 생균 및 사균, 그램양성균 세균벽의 구성물인 lipoteichoic acid(LTA) 등으로 유발시킨 중이염 모델에서 IL-6, TNF-α과 같은 proinflammatory cytokine의 mRNA 발현이 정점에 이른 후 또는 동시에 그 발현이 증가하며,^42,93,94) 이관폐색으로만 유발한 중이염⁶⁰⁾에서도 그 발현이 8주에 정점에 이르는 것으로 보고되었다. 
   IL-10은 활성화된 Th2 림프구에서 분비되어 Th1 림프구를 억제하는 역할이 있으므로, IL-10이 알레르기와 연관된 시토카인이라는 관점에서 이루어진 연구들에서 IL-10은 알레르기를 동반하지 않은 삼출성중이염 환자의 삼출액에서 알레르기를 동반한 환자의 삼출액에서보다 오히려 유의하게 높게 검출되거나⁹⁵⁾ 높은 경향을 보이며,⁷²⁾ 검출되는 빈도에 유의한 차이는 없었으며, 더욱이 IL-10의 농도와 IL-4 및 IL-5의 농도 간에는 유의한 상관관계가 없었다.⁹⁵⁾ 그 이유는 알레르기 음성군에서 분비된 IL-10의 근원이 Th2 세포보다는 세균 내독소와 같은 자극에 의해 활성화된 단핵구 내지 대식세포일 것으로 추정된다.⁹⁵⁾ 또한 Kariya 등⁷²⁾은 알레르기 유무와 관계없이 장액성에 비해 점액성인 삼출액에서 IL-10의 농도가 유의하게 높다고 보고하였다. Lee 등⁹⁶⁾은 IL-10이 동물의 기도 염증 모델에서 점막화생(mucus metaplasia)과 점액 조절자의 역할을 한다 하였다. IL-10이 IgA 생산을 선택적으로 증강시킨다는 보고⁹⁷⁾와 IgA와 만성삼출성중이염 간의 상관관계⁶⁸⁾를 감안하면 IL-10은 IgA의 생산과 점액분비의 증강을 통하여 삼출성중이염의 만성화에 기여한다고 유추해 볼 수 있다.

Interleukin-12 
   IL-12는 단핵구, 대식세포, B세포, 가지세포(dendritic cell), Langerhans' cell, 각질세포, 다형핵백혈구, 결체조직형 비만세포 등에서 분비되어 자연세포독성세포의 활성화와 증식을 통해 세포독성을 자극하고 TNF-α와 IFN-γ를 분비시킨다.⁶⁵⁾ IL-2와 마찬가지로 IL-12도 자연세포독성세포를 lymphokine-activated killer(LAK) cells로 분화시킬 수 있으며, CD4와 CD8 림프구의 증식, 세포독성 T세포의 자극 및 조혈기능 등의 역할을 한다.⁶⁵⁾ IL-12와 중이염과의 관계에 대한 연구로는 최근에 Kariaya 등⁷²⁾이 어른의 삼출성중이염에서 알레르기의 유무와 관계없이 IL-12가 다른 시토카인들에 비하여 높은 농도로 전례의 중이삼출액에서 검출되었다 하였으며, Th1 조절 시토카인으로서 IL-2 및 IFN-γ의 농도와는 각각 상관관계에 있다하였다. 따라서 IL-12는 만성삼출성중이염의 병인기전에서 중요한 역할을 한다 하겠으나 중이염에 있어 다른 염증매개체와의 유기적 관계에 대하여는 좀 더 연구가 필요하다.

Interleukin-13 
   IL-13은 IL-4와 약 30%의 동질성(homology)을 가지며 단핵식세포와 B세포에 대한 비슷한 생물학적 작용을 가져 단핵구매개성 ADCC, proinflammatory cytokine 생산 및 산화질소 분비를 억제하고 IgE isotype switch와 VCAM-1 발현은 유도한다.⁶⁵⁾ IL-13은 IL-4와 마찬가지로 비만세포와 Th2 림프구에서 주로 분비되지만 Th1 림프구에서도 분비된다. Jung 등⁹⁵⁾의 연구에서 삼출성중이염 환자의 중이삼출액 내의 IL-13의 검출 빈도는 알레르기 양성군과 음성군 사이에 유의한 차이가 없었으나 그 농도는 알레르기 음성군에서 양성군에 비해 유의하게 높았다. 이는 알레르기 음성군의 중이 내에서 proinflammatory cytokine 생산의 억제와 같은 IL-13의 항염작용이 알레르기 양성군에 비해 우세하기 때문이며 IL-10이 높게 측정되었던 것과 같은 이유로 추측된다.⁹⁸⁾ 

Transforming growth factor-β(TGF-β)
   TGF-β는 급성기와 만성기의 염증반응에 참여하며 항원에 의해 자극된 T세포, LPS로 활성화된 단핵식세포, 혈소판 등에서 분비되어 중성구, 단핵구, 림프구에 대한 화학주성의 기능을 한다. 또한 TGF-β는 중성구와 내피세포 등에 작용하여 주로 proinflammatory cyokine에 대한 반대작용, 섬유아세포의 동원, 기질합성 등을 통하여 면역 및 염증반응을 억제하고 조직치유를 촉진한다.^{98,99,100,101)} 따라서 TGF-β는 일반적으로 휴지기의 미성숙 세포는 자극하고 활성화된 같은 세포군은 억제하여 염증을 파급하는 효과(proinflammatory)와 항염작용이 동시에 있으나 전반적으로는 방어적인 쪽이 우세한 것으로 알려져 있다.^100,101) 그러나 지속적인 면역 및 염증자극으로 TGF-β의 분비가 과도한 상황이 되면 육아조직형성과 섬유화 등과 같은 만성 염증변화가 야기되며 전신홍반루푸스, 류마티스관절염과 같은 질환과 연관되어 있다.^100,101) H. influenzae와 폐렴구균으로 유발한 중이염 모델⁴²⁾에서 중이점막 내 TGF-β mRNA의 발현은 다른 시토카인과 비슷한 시기에 발현이 시작되지만 그 정점은 급성중이염이 육안적으로 소멸되는 시기 이후 로 측정되었다. 이관폐색만으로 중이염을 유발한 경우⁶⁰⁾에도 3주 후에 점막에서의 TGF-β mRNA 발현이 정점에 이르렀다. 
   Cooter 등¹⁰¹⁾이 삼출성중이염 환아들의 중이 삼출액에서 ELISA 방법으로 TGF-β의 농도를 측정한 바에 의하면 환기관삽입술을 반복한 경우, 삼출액이 점액성일수록 TGF-β의 농도가 높다 하였다. TGF-β와 점액 분비의 관계에 있어서 배양된 중이점막세포에서 TGF-β-Smad 신호전달 체계는 NTHi에 의해 활성화된 TLR2-MyD88-TAK1-NIK-IKKβ/γ-IκBα 경로를 통한 NF-κB 의존성 MUC2 점액 전사에 있어 협동작용을 한다.¹⁰²⁾ 그러나 TGF- β-Smad 신호전달체계는 MAPK phosphatase-1을 유도하고 p38 MAPK의 하향조절을 통하여 NTHi에 의해 상향조절되는 MUC5AC 점액 분비를 억제한다.¹⁰³⁾ 종합하여 볼 때, 점액분비의 촉진 혹은 억제와 관계있는 TGF-β가 생체 내에서 방어적인 기전으로 주로 작용하기 위해 만성화된 중이염에서 그 발현이 상향조절되어 있는지, 혹은 중이염의 만성화에 기여하는지는 현재로서는 알 수 없으며 좀 더 연구가 필요하다.

Macrophage migration inhibitory factor(MIF)
   MIF는 T세포 및 단핵구, 대식세포, 호산구, 각질세포, 상피세포 등에서 분비될 수 있으며, 특히 그램음성균의 내독소와 같은 자극에 의해 대식세포에서 분비되어 대식세포의 TNF-α 분비를 유도한다.^104,105) Kariya 등¹⁰⁶⁾은 어른 삼출성중이염 환자의 중이삼출액에서 MIF의 농도가 내독소, IL-1β, TNF-α의 농도들과 각각 상관관계를 이루며 점액성의 성상에서 장액성에 비해 높다 하였다. TNF-α가 중이상피세포에서 점액의 생산을 증가시키므로⁶²⁾ MIF는 세균 및 내독소에 의한 삼출성중이염의 병인기전에 있어, 그리고 TNF-α와의 상호작용에 의한 점액분비에 중요한 역할을 한다고 생각된다.

Chemokines

   Chemokine은 접착과 활성화를 통하여 특정 백혈구의 일정 방향으로의 이동을 증강시키는 화학유인성 시토카인이다.¹⁰⁷⁾ Chemokine은 CXC와 CC chemokine의 두 가지 family로 분류되며 CXC chemokine 중 대표적인 것이 IL-8으로서 중성구에 대한 화학주성을 매개하고, CC chemokine은 단핵구, 호산구, 호염구, 림프구에 대한 화학주성을 매개한다.¹⁰⁸⁾ 

RANTES
   RANTES(Regulated upon Activation, Normal T cell Expressed and Secreted)는 CC chemokine으로서 T세포, 상피세포, 내피세포, 호산구, 섬유모세포, 비만세포에서 분비되어 단핵구, 호산구, 호염구와 IL-2로 자극된 CD4-양성 T세포에 대한 화학유인을 한다.^107,109,110) Schousboe 등¹¹¹⁾에 의하면 RANTES는 삼출성중이염 환아의 삼출액 중 82%(94/114)에서 검출되고 내독소의 농도와 비례한다. 어른의 삼출액에서도 RANTES와 내독소의 농도는 비례하는 것으로 보고되었다.¹⁰⁶⁾ 한편, Jang과 Kim¹¹²⁾은 알레르기를 동반한 삼출성중이염 환아들의 삼출액 내에서 RANTES와 eosinophilic cationic protein(ECP)의 농도가 알레르기 음성군에 비하여 높게 검출되며 RANTES와 ECP 농도 사이에 유의한 상관관계가 있다고 보고하였다. 

Macrophage inflammatory protein(MIP) and Monocyte chemotactic protein(MCP) 
   MIP-1α, MIP-1β, MCP-1은 CC chemokine으로서 단핵구, 대식세포, 특정 림프구에 대하여 화학유인을 한다.^113,114) MCP-1은 화학주성과 동시에 proinflammatory cytokines의 생산을 하향조절하는 항염효과가 있다고 보고되었다.¹¹⁵⁾ MIP-2는 CXC chemokine으로 중성구에 대한 화학유인을 한다.¹¹⁶⁾ Hebda 등⁶⁰⁾은 이관폐색과 폐렴구균의 투여로 유발한 중이염 모델에서 중이삼출액 내에서 MIP-2가 검출되며, 중이점막에서는 MCP-1 mRNA의 발현이 증가됨을 관찰하였다. 이관폐색만으로 중이염을 유발한 경우에도 3주에서 16주까지 그 발현이 증가하였다. 한편, MIP-1과 MCP-1은 배양된 사람의 중이점막세포에서 세균, 내독소, virus의 자극으로 그 발현이 상향조절 됨이 보고된 바 있다.^8,117)

Histamine and Vascular Endothelial Growth Factor

   히스타민은 비만세포에서 분비되어 혈관확장, 혈관투과성 증진, 중이점막의 부종을 야기한다.^118,119,120) 고막을 통해 중이강을 혹은 비강을 히스타민에 노출시키면 이관의 기능부전과 점액섬모청소 기능의 저하를 일으키며^121,122) 만성 중이질환에서 중이점막에는 비만세포의 숫자가 증가되어 있다¹²³⁾고 보고되었다. 히스타민 농도와 비만세포 숫자가 삼출성중이염을 가진 환아의 아데노이드에서 대조군에 비해 높다고 보고되어 있으므로^124,125) 아데노이드에서 분비된 히스타민이 이관폐색에 기여하여 중이염을 병발시키는 역할이 있다고 생각된다. 히스타민으로 유발한 중이염 모델에서 중이삼출액과 적혈구에서 증가된 reactive oxygen species(ROS)가 병리기전에서 일정역할을 할 것으로 보고되었다.¹²⁶⁾ 한편, vacular endothelial growth factor(VEGF)는 혈관투과성에 있어 히스타민보다 그 효력이 50,000배 높다 하며, 사람의 삼출성중이염의 장액성 삼출액 내에서 검출되고, 재조합 VEGF를 쥐의 중이강에 주입하면 중이점막의 염증세포침윤, 점막하 부종, 혈관확장의 소견과 내피세포 기저막의 파열을 통해 단백질과 혈장이 유출되어 중이삼출액이 형성된다.^127,128) 

Bradykinin/Kallikrein-Kinin System

   Factor XII(Hageman factor)가 factor XIIa로 전환되면 혈장내 prekallikrein을 kallikrein으로 전환시키고, kallikrein은 high molecular weight kininogen(HMWK)를 효소적으로 분해하여 bradykinin을 유리시킨다. Bradykinin은 혈관투과성을 증진시켜 중이강 내로 혈장을 누출시킨다.^120,129) Hamaguchi 등¹³⁰⁾은 장액성 중이삼출액 내에서 점액성에서보다 prekallikrein, HMWK의 농도와 kallikrein의 가수분해능(hydrolytic activity)이 높다고 보고하면서 점액성 삼출성중이염에서 혈장누출이 적은 것은 kallikrein-kinin system의 소모에 의한다고 해석하였다. 

Platelet Activating Factor(PAF) 

   PAF는 여러 가지 자극에 의해 대식세포, 중성구, 호산구, 내피세포 등에 의해 세포막 인지질로부터 생산된 대사물중 하나로서¹³¹⁾ 혈소판 응집, 혈관투과성 증진, 염증세포들의 동원 및 활성화와 대식세포가 과산화물을 생산하도록 활성화시킨다.^132,133) PAF는 사람의 중이삼출액에서의 검출이 보고되었으며,¹³⁴⁾ 중이에 주입할 경우 삼출성중이염을 유발하며, WEB2170과 같은 PAF 수용체 대항제(antagonist)로 처치하면 PAF로 유발된 삼출성중이염을 예방하는 것으로 보고되었다.¹³⁵⁾ PAF의 합성은 PAF, LTB₄, LTC₄, LTD₄에 의해 자극되며 중성구가 내피세포에 접착되도록 유도한다.^136,137) 한편, PAF는 용량 의존적으로 이관의 점액섬모청소 기능의 저해를 유발하여¹³⁸⁾ 삼출성중이염의 만성화에 기여하는 것으로 생각된다. 

Arachidonic Acid Metabolites：Prostaglandins and Leukotrienes

   아라키돈산은 항원-항체 복합체, bradykinin, thrombin, 산소자유기 등의 자극에 반응하여 PAF와 더불어 phospholipase A₂(PLA₂)에 의해 세포막의 인지질로부터 유리된다.¹³⁹⁾ 아라키돈산은 cylooxygenase 경로와 lipoxygenase 경로(LOX)의 기질로서 각각의 경로에서 프로스타글란딘과 류코트리엔이 합성된다. 아라키돈산 대사산물은 사람의 중이삼출액과 실험적으로 유발한 중이삼출액에서 발견되며,^140,141) cylooxygenase 억제제인 indomethacin 이나 ibuprofen은 폐렴구균으로 유발시킨 실험적 중이염 모델에서 중이삼출액이나 점막의 비후를 억제시킨다.^142,143) 
   PLA₂ activating protein이 PLA₂를 자극하여 아라키돈산을 분해하게 되는데, 내피세포에서의 PLA₂ activating protein 합성이 IL-1, TNF, LTD₄, bradykinin 등에 의해 유도되는 것으로 알려져 있다.^144,145) 아라키돈산 대사산물을 중이강 및 이관으로 투여하면 혈관투과성의 증가와 혈관확장성 부종(PGE₁, PGE₂),¹¹⁸⁾ 이관폐색(LTC₄, LTD₄, PGE₂),^118,146) 이관점액섬모 청소 기능의 저하(LTC₄)¹⁴⁷⁾를 유발한다. 
   LTB₄는 세균이 검출되는 급성중이염 환자의 삼출액에서 농도가 높게 검출된다고 하였으며,⁸³⁾ LTC₄는 감염시킨 친칠라의 중이에서 검출되는 아라키돈산 대사산물 중 가장 오래 지속되었다고 보고되었다.¹⁴⁸⁾ Tada 등¹⁴⁹⁾은 LTD₄만으로 실험적 삼출성중이염의 유발과 IL-1β, TNF-α 등의 시토카인의 분비가 이루어지고 이러한 반응이 류코트리엔 억제제인 pranlukast의 경구 투여로 경감되었다 하였다. 다른 류코트리엔 억제제로서 SCH/37224이 실험적 삼출성중이염의 예방에,¹⁵⁰⁾ montelukast sodium이 임상적으로 삼출성중이염의 해소에 도움이 된다는 보고가 있었다.¹⁵¹⁾ 

Free Radical Production in Otitis Media

   Nitric oxide(NO)는 자유기로서 중이상피세포를 포함한 다양한 세포들에서 NO synthase에 의해 합성된다. 중이염의 병리기전에 있어 NO는 염증반응이 시작될 때 중이점막에서 새로이 발현되는 inducible nitric oxide synthase(iNOS)에 의해 생성이 증가되면서 혈관투과성의 증가, 중성구 이동, 점액의 과분비를 통하여 중요한 염증매개체로서 작용한다.^152,153,154) NO가 reactive oxygen species(ROS)와 반응하여 N₂O₃, peroxynitrite와 같은 reactive nitrogen species(RNS)가 생성되면 이들이 세포 구성물들과 반응하여 산화시키고 주변 조직에 손상을 주게 된다.^155,156) 한편, 중이상피세포에서 NO는 ROS의 존재하에 peroxynitrite를 형성하여 ROS에 의해 유도자극되는 이온운반을 저해함이 알려져 있고,¹⁵⁷⁾ 최근 Jeon 등¹⁵⁶⁾은 NOS 억제제인 N^G-nitro-L-arginine methyl ester(L-NAME)나 peoxynitrite 청소제(scavenger)인 uric acid를 투여하여 LPS에 의해 유발되는 점액섬모수송 기능의 저하를 방지할 수 있음을 보고하였다. 

Transcription Factor, Toll-Like Receptor and Cytokines

   다양한 전사조절인자들 중 nuclear factor κB(NF-κB)가 시토카인, chemokines 및 염증반응에 연관된 매개체들을 포함한 여러 가지 유전자들의 발현을 조절하는데 중요한 역할을 함이 알려져 있다.¹⁵⁸⁾ NF-κB는 LPS, 세균이나 바이러스, 시토카인, 접착분자 및 성장인자들과 같은 화학적으로 다양한 물질들과 세포의 스트레스 조건에 의해 빠르게 활성화된다.¹⁵⁹⁾ 숙주 선천면역계(host innate immune system)에 있어 표면 상피세포에 발현되어 있는 toll-like receptors(TLRs)는 다양한 세균들 표면에 위치한 병원체와 연관된 분자(pathogen-associated molecule)의 pattern을 인식하여 완전한 적응성(adaptive) 면역반응의 효과가 일어나기에 앞서 침입한 병원체를 제거하기 위한 항균 활성을 유도하게 된다.¹⁶⁰⁾ TLR4는 그램음성균의 LPS를, TLR2는 주로 그램양성균의 산물들인 peptidoglycan, lipoprotein, lipoteichoic acid, lipoarabinomannan 등을 인식하여 반응하지만 TLR2는 그램음성균인 NTHi의 lipoprotein과도 반응하여 NF-κB를 활성화 시킨다.^160,161) Shuto 등¹⁶¹⁾에 의하면 NTHi가 배양된 human middle ear epithlelial cell line(HMEEC-1) 표면의 TLR2과 결합하면 NF-κB translocation-dependent pathway와 NF-κB translocation-independent pathway를 통하여 NF-κB가 활성화되고 이어서 IL-1β, IL-8, TNF-α와 같은 염증매개체들의 전사가 상향조절 된다. 한편, Watanabe 등¹⁶²⁾에 의하면 NTHi와 TNF-α는 HMEEC-1을 포함한 상피세포들에서 NF-κB translo-cation-dependent pathway와 NF-κB translocation-independent pathway를 통하여 NF-κB를 상승적으로 활성화시키는 것으로 알려져 있다. 

결     론

   중이염에서 염증매개체들의 역할을 보고한 연구들을 고찰함으로써 인체의 방어기전에 입각한 염증 및 면역작용에 있어 중이에서 고식적인 세균배양법에서 검출되지 않는 대사활성도가 낮은 biofilm 세균과 내독소의 존재, 이관기능 부전에 의한 oxidative stress와 같은 지속적인 자극이 중이염의 만성화를 유발하며, 그 중 염증매개체들을 통한 점액의 과생성이 hydrop ex vacuo 이론에 의한 기전과 더불어 급성중이염 및 삼출성중이염의 만성화에 중요 역할을 한다고 추정할 수 있었다. 알레르기와 중이염의 발병기전 및 치료지침에 있어 아직 일관된 견해의 일치는 없으나 알레르기를 동반한 환자들에서 동반하지 않은 환자들에 비해 중이삼출액 및 점막에서 염증매개체들의 검출 및 발현에 있어 유의한 차이가 있음은 주목할 만한 사실이다. 어른과 어린이의 급성 및 삼출성중이염에 있어서 몇몇 염증매개체들의 검출에 있어 유의한 차이가 보고되고 있으므로 어린이의 이관 구조 및 기능 특성 외에 세균성 원인, 점액의 과분비, 알레르기와의 연관성 등의 요인에서 어떤 차이가 있으리라고 예상되나 그 비교 연구들이 아직 적어 향후 관심을 갖고 연구할 만한 부분이라고 생각한다.

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