| Arachidonic Acid Metabolites in Antrochoanal Polyp and the Nasal Polyp Associated with Chronic Paranasal Sinusitis. |
| Chung Ku Rhee, Yong Ju Jang |
| Department of Otolaryngology, Dankook University College of Medicine, Cheonan, Korea. yjang@anseo.dankook.ac.kr |
| 상악동후비강비용과 만성부비동염에 동반된 염증성 비용 조직에서의 아라키돈산 대사산물 |
| 이정구 · 장용주 |
| 단국대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
상악동후비강비용ㆍ염증성비용ㆍ아라키돈산대사물. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
It is known that various inflammatory mediators released from the eosinophils and mast cells play important roles in the pathogenesis of nasal polyp. Among those mediators, the arachidonic acid has particular importance as a precursor of other mediators. By assaying the tissue concentration of the6-keto-PGF(1alpha), leukotrienes (LTs), and hydroxyeicosatetraenoic acids (HETE) in the nasal polyp, we aimed to investigate the role of arachidonic acid metabolite in the pathogenesis of antrochoanal polyp and nasal polyp associated with chronic paranasal sinusitis.
MATERIALS AND METHODS:
Three turbinate tissues taken during the septoplasty were served as the control. The experimental group consisted of 3 antrochoanal polyps and 7 inflammatory polyps. The tissue level of the 6-keto-PGF(1alpha), LTC(4), LTD(4), LTE(4), 15-HETE, and 12-HETE were measured using high performance liquid chromatography.
RESULTS:
The level of 6-keto-PGF(1alpha), LTC4, 15-HETE, 12-HETE were significantly lower in antrochoanal polyp than in the control turbinate. In the inflammatory polyp, the levels of 6-keto-PGF(1alpha) and LTC(4) were lower than the control. However, in the inflammatory polyp, LTD(4) and LTE(4) were detectable, which were not detected in the control turbinate and antrochoanal polyp.
CONCLUSION:
The results of this study indicate that the decreased arachidonic acid metabolism may underlie the pathogenesis of the antrochoanal polyp. However, in the pathogenesis of inflammatory polyp, the increased production of LTD(4) and LTE(4) may have an important role. |
| Keywords:
Antrochoanal polypㆍInflammatory polypㆍArachidonic acid metabolite |
서론
비용은 알레르기, 감염, 아스피린 민감성, 낭성섬유증 등의 질환에 의하여 공통적으로 발생되는 비강의 질환으로 그 구체적 원인에 관계없이 호산구나 비반세포로부터 유리되는 여러 화학매개체들이 발생과정에 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 이해된다.1-3) 그러한 화학매개체들로는 Histamine, arachidonic acid metabolite, preformed granular protein, interleukins, growth factors, interferon, platelet activating factor 등이 있다.4) 이러한 물질들은 모두 비용에서 검출되며 각각의 물질들이 비용의 형성과 악화에 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.4) 화학적 매개체란 특정 세포에서 생성되어 반응하는 세포에 어떠한 변화를 유발시킬 수 있는 효과를 갖는 분자를 의미하는 것으로 이러한 화학적 매개체들 중 아라키돈산은 여러 매개체들의 전구물질로 작용하여 염증반응의 과정에 있어서 중요한 역할을 담당한다.4) 지금까지의 연구결과들에 의하면 15-hydroxyeicosatetraenoic acids(HETE),3) leukotrienes(LT)B 4, LTC 4 등5)의 아라키돈산 대사물들이 비용의 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 왔다. 비용은 임상양상에 따라 특징적인 몇 개의 군으로 나누어질 수 있는데 이들 중 특히 상악동후비강비용은 조직학적으로 염증성비용과 차이를 보이는 특별한 형태6)로, 전체 비용의 0.8%를 차지하며, 임상적으로도 소아연령군에서 빈발하고 대부분 편측상악동으로부터 기시한다는 특징을 보이는 질환이다. 지금까지 알레르기에 의한 비용이나 일반적인 염증성의 비용의 병인론에서 염증매개체의 역할에 대하여 많은 연구가 행하여져 왔으나, 상악동후비강비용의 형성과정의 특이적인 병태생리에 대하여 염증매개체의 역할의 관점에서 실시된 기존의 연구는 없었다. 그러므로 본 연구에서는 염증성비용에서 아라키돈산 대사물의 농도를 기존의 연구결과들과 비교하고 더 나아가서 상악동후비강비용의 병태생리에 있어 아라키돈산 대사물의 가능한 역할을 알아보고자 아라키돈산 대사산물중 6-keto-PGF 1α, LTC 4, LTD 4, LTE 4, 15-HETE, 12-HETE의 농도를 측정하고자 하였다.
재료 및 방법
연구재료
1998년 4월1일부터 1998년 7월 31일까지 본원을 방문한 환자들 중 알레르기비염의 증상이 없고, 피부단자검사상 특이항체의 부재가 확인된 후, 비중격만곡증 교정술이 시행된 3명의 환자로부터 채취된 편측 하비갑개 조직이 대조군으로 사용되었다. 실험군으로는 병력과 피부단자검사상 알레르기 비염에 이환되지 않았음이 확인된 4명의 상악동후비강비용과, 부비동염이 동반된 10명의 염증성 비용환자로부터 내시경 수술시 얻은 비용조직이 사용되었다. 각 군에서 얻어진 조직에서 추출된 대사물중 6-keto-PGF 1α, LTC 4, LTD 4, LTE 4, 15-HETE, 12-HETE의 농도를 3가지 군 사이에서 비교하였으며 Wilcoxon rank sum test를 이용하여 95% 유의수준에서 검증하였다.
High performance liquid chromatography(HPLC) 아라키돈산 대사물질 추출을 위한 조직처리
각군에서 채취한 조직을 즉시 액화질소에 넣고 -70℃에 보관하였다. 분석을 위하여 얼려진 조직의 일부를 잘라내어 무게를 측정하고 여기에 0.1% acetic acid/100% methanol 0.5ml와 prostaglandin(PG)B2(internal standard)100 ng을 넣은 후, Polytron tissue homogenizer로 균질화하였다. 이 균질액을 원심분리(4℃, 20 min, 1500 rpm)한 후 상층액을 취하여 0.1% 초산을 사용하여 상층액의 methanol 농도를 25%로 맞추었다. 각 대사산물의 최저검출농도는 5ng 정도였으나 이러한 범위보다 적은 농도를 보인 경우에는 조직의 양을 몇배로 늘려 농도를 측정한 후 희석배수로 나누어 계산을 하였다.
아라키돈산 대사물질의 고정상 추출
1 ml Sep-Pak column(C18； Waters Co, USA)을 0.1% 초산을 함유하는 methanol 5 ml와 초산(0.1%)5 ml로 세척한 후 상층액을 넣었고 이 Sep-Pak cartridge를 초산(0.1%, 5 ml)과 0.1% 초산(0.1%)을 함유하는 25% methanol로 세척한 후 초산(0.1%)을 함유하는 90% methanol 2 ml로 세척된 cartridge를 용출하였다. 용출액을 진공농축기로 건조한 후 잔류물에 methanol(50%)200 μl를 넣어 이중 50 μl씩을 HPLC columns에 각각 주입하였다.
6-keto-PGF 1α 분석을 위한 HPLC 조건
Column은 Beckman Ultrasphere RP-C18(5 μm, 4.6×250 mm)이 사용되었고 Mobile Phase로서 Acetonitrile/water＝32.8/67.2(pH adjusted to 3.3 with phosphoric acid)를 이용하였다. Flow rate는 1.5 ml/min으로 조정되었고 195nm(LKB 2141 variable wavelength monitor)파장에서 흡광도를 측정하였다.
LTs, and HETEs 분석을 위한 HPLC 조건
Column은 Rainin Microsorb RP-C18(3 um, 4.6×100 mm)의 이동상으로써 Methanol/water/TFAA/TEA＝80/20/0.1/0.04를 이용하였고, Flow rate는 0.8 ml/min로 맞추었다. 280 nm(Kontron HPLC UV detector430) 파장에서 LTs, 그리고 235 nm 파장에서 HETEs의 흡광도를 측정하였다.
결과
상악동후비강비용에서는 정상비갑개조직에 비해 6-keto-PGF1α, LTC4, 15-HETE, 12-HETE의 농도가 모두 유의하게 낮았다(p<0.05, Wilcoxon rank sum test). 또한 비갑개조직에서와 마찬가지로 LTD4, LTE4가 검출되지 않았다(Table 1). 부비동염이 동반된 염증성 비용조직에서 아라키돈산대사물은 상악동후비강비용과는 상이한 양상을 보였다. LTC4의 농도는 상악동성후비강비용에서와 같이 정상비갑개조직에 비해 낮았으나 비갑개 조직이나 상악동후비강비용에서 검출되지 않았던 LTD4, LTE4가 검출되었다. 또한 15-HETE와 12-HETE는 비갑개조직과 비교하여 유의한 차이를 보이지 않았다(Table 1).
고찰
지금까지 아라키돈산 대사산물이 비용 형성에 관여하리라는 가정 하에 비용에서의 정량적 분석을 시도한 몇 몇 연구들이 있어왔다. Smith 등2)은 비용에서 15-HETE가 비용에 의하여 생성되는 가장 중요한 아라키돈산 대사물이라 하였다. Jung 등3)은 15-HETE가 비용과 점막에서 모두 가장 높게 분포하는 매개체이고 특히 아스피린민감성 비용에서 이 15-HETE가 높다고 하였으며 알레르기의 병력이 높았던 군에서는 15-HETE와 PGE2가 높고 또한 비용에서 LTB4와 LTC4가 높게 생성된다고 하였다. Ogino 등7)은 알레르기성 비용에서 LTB4가 더 많은 양 분포한다고 하였다. Yamashita 등8)은 아스피린과민성 비용에서는 LT는 높고 PG는 낮다고 하였다. 이러한 연구결과들은 공통적으로 비용의 형성에 있어 15-HETE나 LTB4, LTC4와 같은 lipoxygenase 경로의 대사산물의 중요성을 강조한다. 강력한 혈관확장과 근육이완 작용을 갖고 있는 염증매개체인 Prostaglandins(PG)는 아라키돈산의 cycloxygenase에 의한 대사경로에 의하여 생성되는 물질로 PGE2, PGD2, PGI2등이 있으며 이들 산물이 생성되는 농도는 PGI2의 대사산물인 6-keto-PGF1α로 판단할 수 있다. 그래서 본 실험에서는 6-keto-PGF1α를 측정함으로써 PG들의 농도를 간접측정하였다. 본 연구결과에서는 6-keto-PGF1α가 상악동후비강비용과 염증성 비용 모두에서 대조군 비갑개에 비하여 저하된 수준을 보였으며 이전 연구자들의 보고들과도 일치되는 결과이다. 이는 두 비용 모두의 형성에 있어 cycloxygenase에 의한 대사경로가 lipoxygenase 대사경로에 비해 상대적으로 저하되어 있음을 제시한다고 생각된다. LT는 5-lipoxygenase에 의하여 아라키돈산이 대사되는 과정에서 만들어지는 물질이다.9) LTD4는 γ-glutamyltranspetidase에 의하여 LTC4로부터 생성되며 이것은 다시 dipeptidase에 의하여 LTE4로 변환된다.10) LTC4, LTD4, LTE4는 통칭 cysteinyl leukotriene으로 불리어진다. 호중구는 LTB4를 주로 합성하고 호산구나 비반세포등은 cysteinyl leukotriene을 주로 합성한다.9) 이러한 cysteinyl leukotriene은 점액의 분비와 조성에 영향을 주고 특히 점액층을 두껍게 만들어 점액수송능의 저하를 가져온다.11) 그리고 cysteinyl leukotriene은 공통적으로 점막하 부종을 초래한다.12) LTC4, LTD4, LTE4 모두는 혈관투과성을 증가시키는데 이러한 성질은 LTD4에서 가장 강하다.13) 또한 LTE4는 혈관내피세포에 백혈구의 유착을 증가시키고 점액의 분비를 항진시킨다.14) 뿐만 아니라 LTE4 level은 낭성섬유증의 기도질환의 중증도와 유의한 상관관계를 보인다.15) 본 연구결과 비갑개나 상악동성후비강비용에서는 LTD4, LTE4가 검출되지 않았다.그러나 염증성비용에서는 기존의 문헌들에서 측정되지 않았고, 또한 본 실험의 비갑개나 상악동성후비강비용에서 검출되지 않았던 LTD4, LTE4가 검출되었다. 이러한 결과는 상악동성후비강비용의 형성과정에서 γ-glutamyltranspetidase와 dipeptidase가 활성화되지 않음을 추정하게 한다. 반면 염증성비용에서는 LTC4가 생물학적으로 활성화된 대사산물인 LTD4,LTE4가 더욱 중요한 역할을 수행하고 있음을 새롭게 제시한다고 할 수 있을 것이다. 15-HETE와 12-HETE는 아라키돈산 대사과정 중 lipoxygense에 의한 것으로 다른 연구자들의 보고에 의하면 비용에서 가장 많은 양 존재하는 염증매개물이다. 기도점막에서 HETE는 점액의 분비를 증가시키는 효과를 갖는다. 본 연구의 결과는 상악동후비강 비용에서는 이러한 HETE가 매우 적은 양 존재하여 15-lipoxygense의 활동이 매우 저하되어 있으며, 반면 비갑개 조직과 염증성 비용조직에서 다른 매개체들에 비하여 매우 높은 양이 생성됨을 보여주었다. 본 연구의 결과들은 상악동후비강 비용에서는 아라키돈산 대사의 전반적인 저하가 있음을 시사한다. 그러나 부비동염과 동반된 염증성비용에서는 cycloygenase 대사산물인 PG의 저하는 있었으나, cysteinyl leukotriene의 활성화된 대사산물인 LTD4, LTE4의 증가가 특징적으로 나타나 이들 leukotriene이 염증성 비용의 형성과정에 중요한 역할을 담당하리라 추정된다.
결론
본 연구의 결과는 상악동후비강비용의 형성과정이, 아라키돈산대사물의 관점에서, 부비동염과 동반되어 있는 염증성비용의 형성과정과 상이함을 보여주었다.
REFERENCES
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