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

   알레르기비염을 비롯한 아토피성 질환들은 IgE의 증가가 특징적인 소견이다. IgE의 증가는 유전자와 환경적인 요인들의 복잡한 상호작용에 의해 조절된다.
   Th2 cytokine인 IL-4와 IL-13은 천식, 아토피성 피부염 그리고 알레르기비염과 같은 알레르기 질환에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, T 림프구의 성장과 Th2 세포로 분화, B 림프구의 생산물을 IgE로 변환시키는데 관여한다.¹⁾ 알레르기 질환에서 중요한 역할을 하는 Th2 cytokine인 IL-4와 IL-13은 IL-4 receptor α(IL-4 Rα)를 공유하고 있고 유사한 생물학적 특성을 가지고 있다.²⁾ IL-4는 B 림프구의 생산물을 IgE로 변환시키는데 필수적으로 관여하며 또한 호산구의 화학주성과 접착성을 촉진한다.²⁾ IL-13은 IgE 생산과 유지에 중요한 매개체로 작용한다.¹⁾ 그러므로 IL-4와 IL-13은 기초 IgE 수준을 올릴 수 있다. 최근 사람의 IL-4와 IL-13에 대한 이식 유전자의(transgenic) 마우스에 대한 동물 실험에서 IL-4와 IL-13 유전자의 전사의 증가는 IgE의 증가를 야기할 수 있다고 보고되었다.³⁾
   IL-13 유전자는 염색체 5q31-q33에 위치하고 있고, 기관지 과민성, 천식 그리고 총 혈청 IgE 수준과 감수성 유전자로 보고되었다.⁴⁾ 최근 IL-13유전자의 coding region의 +2044 nucleotide에서 guanosine(G)이 adenosine(A)로의 치환으로 인해 arginine이 glutamine으로 아미노산의 변화를 야기하는 유전자 다형성이 보고되었다.⁵⁾ 이러한 유전자 다형성은 종족 간이나 종족 내에서 유전자와 유전자사이 혹은 유전자와 환경과의 상호작용에 따라 전체적인 표현형에 영향을 줄 수 있다. 이에 저자들은 한국인에서 알레르기비염과 IL-13유전자의 coding region에서의 유전자 다형성의 연관성을 알아보고자 하였다. 또한 한국인 알레르기비염에서의 IL-13유전자의 coding region에서의 유전자 다형성 유형에 따라 호산구 수 및 총 혈청 IgE 사이의 연관성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

대  상
   실험군은 2002년 1월부터 2003년 10월까지 알레르기비염의 증상으로 원광대학병원 이비인후과를 방문하여 피부반응검사에서 알레르기비염으로 확진된 307명을 대상으로 하였다. 대조군은 건강 검진을 위해 본 병원을 방문한 268명을 대상으로 하였고 설문지를 통해 알레르기 질환의 증상들과 피부 단자 검사에 음성을 보인 경우로 하였다. 평균 연령은 대조군에서 27.3±11.2세, 실험군에서 26.1±10.3세로 통계학적 차이가 없었으며, 남녀성비는 대조군은 남：여=140：128, 실험군은 남：여=164：143으로 통계학적 차이가 없었다.

방  법
   IL-13 유전자형 분석은 Miller 등⁶⁾의 방법으로 말초 혈액에서 분리된 유핵 세포로 부터 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 IL-13 유전자형을 확인하였다. 백혈구로부터 추출된 genomic DNA를 template로 하였으며 PCR primer(Bioneer, Daejon, Korea)는 Forward primer；5'-CTT CCG TGA GGA CTG AAT GAG ACG GTC-3'와 Reverse primer：5'-GCA AAT AAT GAT GCT TTC GAA GTT TCA GTG GA-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, 62℃ 30초, 72℃ 30초를 35회 반복한 후 마지막 75℃에서 5분간 extention 하여 증폭시켰다(MJ Research, Waltham, Massachusetts, USA). 증폭된 PCR 산물은 NlaⅣ(New England Biolab Inc., Beverly, MA, USA) 제한효소로 처리하고 3.5% agarose gel 에서 전기영동시켜 ethidium bromide로 염색하여 제한 절편 양상을 확인하고 최종 유전자형을 확인하였다.
   말초 혈액 호산구 수는 μl 당 전체 세포수 중 호산구 수로 측정되었으며, 정상 수치 범위는 40~500/μl이었다. 혈청 IgE 수치는 electrochemiluminescence immunoassay (E170, Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Germany)에 의해 측정되었으며 정상 수치 범위는 0~100 IU/ml 이었다.

통계처리
   환자군과 대조군의 IL-13 유전자 다형성 분포 차이에 대한 평가는 χ²를 사용하였다. 환자군에서 유전자 다형성 유형에 따른 혈액내 호산구와 총 Ig E 수치는 ANOVA을 통해 분석하였으며 통계 처리는 SPSS program version 10(SPSS Inc. Chicago, IL, U.S.A.)를 이용하였다.

결     과

IL-13 exon 4 G2044A 유전자 다형성 유형
   IL-13의 유전자 다형성은 3가지 유형(A/A, G/A, G/G)을 보였다. 동형의 야생(homozygous wild)형인 G/G의 236 bp DNA은 NlaIV제한효소에 의해 178, 32와 26 bp 분절로 나눠지고, 이형(heterozygote)형인 G/A의 DNA는 210, 178, 32 그리고 26 bp의 분절을 보였다(Fig. 1).

IL-13 exon 4 G2044A 유전자 다형성 유형 분포
   환자군에서 IL-13 유전자형은 G/G형이 35.5%, G/A형이 53.4%, A/A형이 11.1%였고, 대조군에서는 G/G형이 44.4%, G/A형이 47.4%, A/A형이 8.2%로 두 군 사이에 유의한 차이는 없었다. 두 군의 G/A 대립인자의 비교에서 환자군은 A 대립인자가 37.8%로 대조군의 31.9%에 비해 증가된 소견을 보였으며 두 군 사이에 유의한 차이가 있었다(Table 1).

환자군에서 유전자 다형성 유형에 따른 호산구 수와 총 IgE 수치의 비교
   환자군에서 유전자 다형성 유형에 따른 평균 호산구 수는 G/G형이 397, G/A형이 381 그리고 A/A형이 500으로 A/ A형이 증가된 소견을 보였으나 유의한 차이는 보이지 않았다. 환자군에서 유전자 다형성 유형에 따른 평균 총 IgE수치는 G/G형이 730.9, G/A형이 559.4 그리고 A/A형이 588로 G/G형이 증가된 소견을 보였으나 유의한 차이는 보이지 않았다(Table 2).

고     찰

   IL-4와 IL-13유전자는 염색체 5q31에 존재하고 있다.⁷⁾ IL-4는 T helper(Th) 세포의 Th2 표현형으로의 성숙에 중요한 역할을 한다. IL-13은 IgE를 생성하기 위해 B세포에 중요한 역할을 한다.¹⁾ IL-4는 B와 T 세포에 영향을 주고 있으나, IL-13의 T 세포에 대한 작용은 아직까지 밝혀져 있지 않다.⁸⁾
   IL-4와 IL-13은 IL-4R과 IL-13R을 통해 각각 활성화된다. IL-4R은 IL-4Rα chain과 γc chain으로 구성되어 있고 IL-13은 IL-4Rα과 IL-13Rα1으로 구성되어 있다.⁹⁾ 그러므로 이 두가지 cytokine들의 수용체는 IL-4Rα chain을 서로 공유하며 STAT6(signal transducer and activator of transcription 6)의 활성을 촉진한다. IL-4Rα chain은 IL-4와 IL-13의 결합과 신호전달에 중요한 역할을 한다.⁹⁾ IL-4Rα chain은 JAK(Janus kinase)1과 관련하고 γc chain은 JAK3과 관련하며 IL-13Rα1은 TYK2와 관련한다. IL-4Rα chain과 STAT6의 결합은 STAT6의 활성화를 야기한다. STAT6의 결핍 마우스는 IgE 합성과 Th2 형 반응을 야기하지 못한다. 이러한 결과는 STAT6가 IL-4와 IL-13의 신호전달에 중요한 분자임을 알 수 있다. STAT6유전자는 염색체 12q13-14에 존재하고 23 exon들로 구성되어 있다.¹⁰⁾
   IL-4와 IL-13는 유사한 생물학적 특징을 가지고 있음에도 불구하고, IL-13은 독특한 특징을 가진다. IL-4 결핍 마우스와 다르게 IL-13 결핍 마우스는 기생충을 제거하지 못하고, 천식에서의 점액 과분비를 담당하는 배상세포가 형성되지 못한다.¹¹⁾ 또한, IL-13은 IL-4에는 비의존적이면서, IL-4Rα에 의존적인 천식을 야기한다. 그러므로 IL-13은 IL-4Rα을 통하여 천식의 유발에 중요한 역할을 할 수 있다.⁸⁾ 최근, IL-13의 두가지 변이가 천식과 관련이 있음이 밝혀졌는데 한가지는 IL-13의 생성과 관련된 promoter에서, 또 다른 한가지는 리간드-수용체 결합을 변화시켜 IL-13 신호를 상향조절한다.¹²⁾
   최근 알레르기 질환들에 대한 IL-13 exon 4의 G2044A 유전자 다형성에 대해 많이 보고 되어 왔다.^{13)14)15)16)17)18)19)} 서양인을 대상으로 한 연구에서 영국인, 미국인과 독일인의 천식환자들과 연관성이 있다고 보고 되었으며, 코스타리카의 천식환자들에서는 연관성이 없다고 보고되었다.^13)14)15)16) 동양인을 대상으로 한 연구에서 중국인 천식과 알레르기비염환자들과의 유의한 연관성이 보고되었고, 일본인의 천식 및 아토피성 피부염환자들에서도 연관성이 있음이 보고되었다.^13)17)18)19)
   본 연구에 따르면 한국인 정상대조군과 알레르기 비염환자군의 2044A의 대립인자가 각각 31.9%와 37.8%의 빈도를 보였으며 통계학적 유의성이 있었다. 이러한 결과는 IL-13 exon 4 G2044A 유전자 다형성이 한국인 알레르기 비염과의 연관성이 있을 수 있음을 알려준다. 다른 연구들을 통해 이미 보고 된 정상군의 2044A의 대립인자 빈도를 보면 서양인을 대상으로 한 경우 각각 21%와 24%, 동양인의 경우 본 연구는 31.9%, 일본인은 29.4% 그리고 중국인은 24.7%로 서양인에서 동양인에 비해 약간 낮은 빈도를 보였다.^1)15)17)19) 한국인 알레르기 비염환자의 2044A의 대립인자가 통계학적으로 유의한 반면, 유전자 다형성 유형에 따른 총 IgE 수치 및 호산구 수는 유의한 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과들은 일본인 아토피성 피부염을 대상으로 한 연구와 유사하였고, 아토피성 피부염환자의 피부병변과 말초혈액 단핵세포를 이용한 IL-13의 생성과 IL-13 mRNA 발현에서 총 IgE 수치와 비례하지는 않는다고 보고되었다.¹⁹⁾
   본 연구에서 유전자 다형성 유형에 따른 총 IgE 수치의 비교에서 A/A형의 표본수가 6개로 G/G형 혹은 G/A형보다 적었으나 향후 더 많은 알레르기 환자들을 대상으로 하는 연구를 통해 통계학적 분석이 필요할 것으로 생각된다. IL-13 유전자가 있는 염색체 5q31-q33의 위치에서의 다른 유전자 다형성들과의 상호 작용에 의해 알레르기비염의 발생 및 악화에 영향을 줄 수 있으므로 앞으로의 연구에서 밝혀져야 할 것으로 생각된다.
   본 연구의 결과를 종합해 보면, IL-13 exon 4 G2044A 유전자 다형성이 한국인 알레르기 비염의 발생에 있어 유전적 감수성 결정에 중요한 요소로 작용할 수 있을 것으로 생각된다. 

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