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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(11): 1421-1425. |
| Diagnostic Value of Eosinophil Cationic Protein (ECP) in Nasal Secretion of Allergic Rhinitis. |
| Kun Sik Yoon, Young Min Kim, Hyuk Ki Jang, Young Ki Kim |
| Department of Otorhinolaryngology, Sanggye Paik Hospital, College of Medicine, Inje University, Seoul, Korea. teomarie@Unitel.co.kr |
| 알레르기성 비염 환자에서 비즙내 Eosinophil CationicProtein(ECP)의 진단적 의의 |
| 윤건식 · 김영민 · 장혁기 · 김영기 |
| 인제대학교 의과대학 상계백병원 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
알레르기성 비염ㆍ호산구ㆍ호산구 양이온성 단백질. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
The eosinophil plays an important role in allergic inflammation and the eosinophil cationic proteins (ECP) is one of the major granular proteins during its activation. ECP is proved to have an eosinophil specificity and reflects the activity of the eosinophil in the target site. We tried to identify the difference in the ECP levels between the nasal secretion of allergic and nonallergic rhinitis.
MATERIALS AND METHODS:
In order to draw a correlation between the ECP level and other diagnostic methods of allergy, we examined ECP in serum and nasal secretion of 20 patients with mite allergy and 20 non-allergic rhinitis patients. We also performed symptom questionnaires, acoustic rhinometry, the Wright-Giemsa staining of nasal brushings, and total amount of IgE in nasal secretion.
RESULTS:
ECP level in the nasal secretion of allergic patients after allergen challenge was higher than that of non-allergic rhinitis patients (p=0.026). We also found that the ECP level of allergic patients was higher after allergen provocation than before (p=0.005). Additionally, there was a negative correlation between the minimal cross-sectional area in acoustic rhinometry and the ECP level in the nasal secretion before the challenge (r=- 0.54, p=0.01).
CONCLUSION:
We concluded that ECP is the soluble marker which reflects the severity of allergic inflammation in the nose and is useful for diagnosis as well as in the follow-up care of nasal allergic inflammation. |
| Keywords:
Allergic rhinitisㆍEosinophilㆍEosinophil cationic protein |
서론
그간 염증 반응의 척도로서 다양한 수용성 물질들이 임상 영역에서 이용되어 왔으며 이러한 물질들은 여러 질환의 진단방법으로서 활용되고 있는 중이다. 그렇지만 일반적으로 쓰여 온 erythrocyte sedimentation rate(ESR)나 C-reactive protein(CRP)같은 급성 염증성 산물들(acute phase reactants)은 질병, 분비세포 및 병변진행조직의 특이성이 결여되어 질병의 병태생리를 밝혀주지 못하며 단순한 염증의 유무만을 대변해 주는 제한성을 갖고 있다.1)
호산구는 외인성 기관지 천식, 알레르기성 비염, 아토피성 피부염 등과 같이 IgE에 의해 매개되는 다양한 알레르기성 염증 질환의 병인에 있어 주축을 담당하는 전염증 세포로서 알레르기성 비염에선 비폐색뿐만 아니라 과민성과 연관된 후기반응에 주요한 역할을 한다.2) 또한 호산구는 후기반응시 leukotriene C4등의 지질 산물뿐 아니라 과립 단백질을 분비하며 이들 단백질 중 eosinophil cationic protein(ECP), eosinophil peroxidase(EPO), major bas-ic protein(MBP), eosinophil-derived neurotoxin(EDN) 등은 알레르기성 염증에서 관찰할 수 있는 상피세포의 손상에 연관된다고 알려져 있다.2)
호산구에서 분비되는 과립성 단백질 중 ECP의 존재는 만성 골수성 백혈병 환자의 백혈구에서 처음 증명되었으며 호산구 과립의 central core 주위의 granule matrix에 존재하며,3) C3b, platelet activating factor(PAF), granulocyte-macrophage colony stimulating factor(GM-CSF), interleukin-5(IL-5)와 같은 호산구 과립성 단백질의 분비를 자극하는 물질들이나 IgE에 의해 매개되는 자극 혹은 IgG나 IgA 면역 글로불린의 옵소닌작용(opsonization)을 받아 분비가 된다.1)
ECP는 인체내 전체 함량의 1%만이 중성구에서 분비되는 등 호산구 특이성이 증명되어 있으며1) 혈청뿐 아니라 알레르기성 비염환자의 비즙이나 기관지 천식환자의 bronchoalveolar lavage(BAL) 등의 체액에서도 그 검출이 가능하다.4-6)
ECP의 정확한 기능은 명확히 규명되진 않았으나 실험적으로 guinea pig 세포의 exfoliation,7) 백서 비만세포의 히스타민 유리8)를 유발하였다고 보고되었다. 또한 MBP와 함께 기관지 천식의 late phase asthmatic reaction에 관여하며9) 기관지 상피의 손상과 탈락을 야기한다고 알려져 있으며7)10) 실제 De Monchy 등은 기관지 천식 환자에서 유발반응후 반복적으로 BAL을 시행하여 이러한 천식의 후기반응과 BAL 내의 ECP 증가와 연관이 있음을 증명한 바 있다.4) 한편 알레르기성 비염환자에선 ECP는 호산구에서 함께 생성되는 leukotriene과 같이 비알레르기를 지속시키는 기능이 있다고 추정되며 비점막에서 섬모세포에 손상을 주는데 이러한 점막상피세포의 지속적 손상은 알레르겐의 침투를 용이하게 한다고 알려져 있다.11)
알레르기성 비염환자에서 비즙내 ECP의 분비양상은 2가지 유형으로 발견된다. 첫째, 제철이 아닌 시기의 화분 알레르기에서는 비즙내 ECP가 유발반응 후 6시간에서 24 시간사이의 후기반응시만 증가하며12) 이와는 달리 통년성 알레르기성 비염환자에서는 유발반응 후 2시간이내의 초기반응 및 후기반응 모두에서 증가를 보였다는 보고가 있다.2) Nishioka 등이 집먼지진드기 양성 알레르기성 비염환자의 비즙을 이용해 시행한 연구에서도 유발반응 30분 후의 na-sal lavage액내에서 ECP 상승을 관찰하였다.11)
저자들은 통년성 알레르기성 비염 환자군 및 비알레르기성 비염환자군에서 혈청과 유발 반응 전후 비즙 내의 ECP의 정량화를 통해 알레르기성 비염 환자군과 비(非)알레르기성 비염 환자군의 비즙내 ECP의 차이를 알아보고자 하였다. 또한 기존의 검사 항목인 증상, 음향비강통기도검사, 비즙내의 호산구와 이염색세포의 분포 및 비즙 내의 총 IgE 계측을 시행하여 ECP와의 연관성을 구함으로써 알레르기성 비염에서의 ECP의 진단적 가치를 밝히고자 하였다.
대상 및 방법
대상
1997년 3월부터 동년 9월까지 알레르기성 비염을 시사하는 비증상을 호소하여 상계백병원 이비인후과 외래를 내원한 환자들을 대상으로 피부단자 검사를 시행하여 집먼지 진드기에 양성을 보인 20명의 알레르기성 비염환자군(남자 11명, 여자 9명, 평균연령 22.1세)과 비폐색등의 비염증상이 있으나 피부단자 검사상 음성반응을 보인 비(非)알레르기성 비염환자군 20명(남자 14명, 여자 6명, 평균연령 39.1 세)을 선정하였다.
진단적 검사
증상
40명의 환자들을 대상으로 각각 비루, 비폐색, 재채기, 비 소양감 및 안구 소양감의 5가지 항목에 대한 증상의 경중을 문진하고 0에서 10점까지의 visual analogue scale(VAS)을 작성하도록 하였다.
비즙 도말 검사
먼저 비강내 가피를 제거한 후 집먼지 진드기 항원유발반응 전 및 30분 후 pap brush를 이용하여 3∼4차례 부드럽게 비강점막을 brushing하였다. 채취한 검채를 0.1%의 bovine serum albumin이 함유된 2 ml의 phosphate buffered solution(PBS) 용액에 넣어 10분간 분쇄한 얼음속에 보관한 뒤 곧바로 3000 rpm에서 5분간 원심분리를 시행하여 침전물이 생기게 하였다. 이 침전세포군을 vortex 교반기를 이용하여 세포성분이 균일하게 분포하게 만든 후 여기서 10 μl를 분리하였다. 이 분리한 용액에 동량의 trypan blue 용액을 섞어 hemocytometer를 이용하여 100배 현미경하에서 보이는 세포수를 계측한 뒤 세포수가 5×10 5/ml이 되게 PBS 용액의 양을 결정하였다. 이후 다시 한 번 3000 rpm에서 5분간 원심분리를 시행하여 침전물이 생기게 한 후 필요한 양의 PBS 용액을 가감하였다. 다시 한 번 vortex 교반기를 이용하여 용액내에 세포성분이 균일하게 분포하게 만든 후 50 μl를 채취하여 250 rpm에서 5분간 cytospin 처리 과정을 거쳐 비즙 도말을 Wright-Giemsa 염색 검사를 시행하고 호산구와 이염색세포의 분포를 10개의 고배율 현미경 시야(×400)에서 조사하였다.
음향비강통기도 검사
집먼지 진드기 항원 유발 반응 시행 전에 비강내 0.25% phenylephrine 분무 전과 15분 경과 후에 음향비강통기도 검사를 시행하였다.
혈청 내 ECP 농도 계측
채혈 후 실온에서 1시간 경과한 전혈을 2500 rpm으로 10분간 원심 분리하여 얻은 혈청에서 ECP를 UniCAP ECP-FEIA system(Kabi Pharmacia Diagnostics, Uppsala, Sweden)을 이용하여 계측하였다.
비즙 내 총 IgE와 ECP 농도 계측
집먼지 진드기 항원유발반응 전 및 30분 후 비중격 점막에 paper disc를 1분간 두어 분비물을 채취하고 그 중량을 계량한 후 0.1% bovine serum albumin을 함유한 450 μl의 PBS에 넣고 3시간 경과 후 disc를 제거한 다음 비즙 내의 총 IgE와 ECP를 UniCAP ECP-FEIA system을 이용하여 계측한 후 다음 식을 이용하여 비즙내 IgE와 ECP의 농도를 구하였다.
비즙내 IgE(U/g) 또는 ECP(μg/g)의 농도
＝계측된 IgE(U/mg) 또는 ECP(μg/mg)의 농도×0.45(ml) /비즙에 적신 paper disc의 무게(g)- 비즙 채취전의 paper disc의 무게(g)
통계적 처리
본 연구의 통계적 처리를 위해 SPSS for windows version 5.0을 이용하여 paired t-test, t-tests for independent sample, linear correlation analysis를 시행하였다.
결과
증상
두 환자군에서 비루, 비폐색, 재채기, 비 소양감, 안구 소양감의 5개 항목에 대해 VAS로 얻은 각 항목의 점수를 더한 총합의 평균은 알레르기성 비염환자군에서 28.05±13.84, 비알레르기성 비염환자군에서 26.9±9.62였으며 두 집단간에 통계적으로 유의한 차이는 볼 수 없었다(p＝0.762).
비즙도말 세포염색소견
항원유발반응검사 전에 시행한 비즙도말 세포염색소견상 호산구는 알레르기성 비염환자군에선 한 시야당 0.64±0.80개, 비알레르기성 비염환자군에선 0.01±0.01개로 두 집단간 유의한 차이를 볼 수 있었다(p＝0.001). 또한 이염색성 세포의 분포는 알레르기성 비염환자군에서 한 시야당 0.14±0.34개인 반면 비알레르기성 비염환자군에선 관찰할 수 없었다(p＝0.002)(Table 1).
음향비강통기도 검사
비수축제 분무전 시행한 음향비강통기도 검사상 비강내 최소단면적의 합은 알레르기성 비염환자군에서 0.84±0.26 cm 2, 비알레르기성 비염환자군에서 0.96±0.22 cm 2이었고 총 비강 체적은 각각 22.44±9.35 cm 3, 25.65±11.82 cm 3였다. 0.25% phenylephrine 분무 15분 경과후 시행한 음향비강통기도 검사상 비강내 최소단면적의 합은 알레르기성 비염환자군에서 0.92±0.25 cm 2, 비알레르기성 비염환자군에선 1.04±0.2 cm 2이었고 총 비강 체적은 각각 27.19±14.32 cm 3, 24.92±6.70 cm 3였다. 알레르기성 비염환자군에서 비알레르기성 비염환자군에 비해 총비강체적의 증가가 컸으나 4가지 항목 모두 통계적으로 유의한 차이는 관찰할 수 없었다.
혈청내 ECP 농도
알레르기성 비염환자군에서 시행한 혈청내 ECP는 8.27 ±9.58 μg/L, 비알레르기성 비염환자군에선 5.11±5.03 μg/L로 양 환자군에서 혈청내 ECP 농도의 차이에서 통계적 유의성을 발견할 수 없었다(p＝0.201).
비즙내 총 IgE 농도
집먼지진드기 유발반응전 총 IgE의 함량은 알레르기성 비염환자군에선 6.31±4.56 U/g of secretion, 비알레르기성 비염환자군에선 5.70±2.01 U/g of secretion으로 두 집단간에 유의한 차이를 볼 수 없었다(p＝0.589)(Table 2). 한편 유발반응 30분 후의 비즙내 총 IgE 측정시 알레르기성 비염환자군에선 6.47±4.58 U/g of secretion, 비알레르기성 비염환자군에선 6.08±2.53 U/g of secretion으로 차이는 없었다(p＝0.739).
비즙내 ECP 농도
집먼지진드기 항원 유발반응 전 및 30분 경과후의 비즙내 ECP 측정치는 유발반응전 알레르기성 비염환자군에서 7.83±9.51 μg/g of secretion, 비알레르기성 비염환자군에선 3.68±1.23 μg/g of secretion으로 두 집단간에 차이를 관찰할 수 있었으나 통계학적 유의수준에는 약간 미치지 못하였다(p＝0.061). 그러나 유발반응 30분 경과후의 비즙내 ECP는 알레르기성 비염환자군에서 8.84±9.78 μg/g of secretion, 비알레르기성 비염환자군은 3.75±1.10 μg/g of secretion로 측정되었으며 두 집단간에 통계적인 차이가 있었다(p＝0.026). 한편 알레르기성 비염환자군에서 항원 유발반응 전, 30분 경과후 비즙내 ECP는 30분 경과후 유의한 증가를 볼 수 있었다(p＝0.005)(Table 3).
알레르기성 비염환자군에서의 혈청 및 비즙내 ECP 농도와 다른 항목과의 상관관계
항원 유발반응전 비즙내 ECP의 측정치와 비수축제 분무전 음향비강통기도 검사상의 비강최소 단면적사이에는 부(負)의 상관관계를 보여 주었다(r＝-0.54, p＝0.01)(Fig. 1). 하지만 측정한 다른 검사치와 비즙내 ECP농도와의 사이에선 어떤 상관관계도 발견할 수 없었다.
고찰
본 연구에서 알레르기성 비염 환자군의 비즙내에서 ECP의 함량이 비알레르기성 비염환자의 비즙에서 보다 유의하게 높았다. 하지만 두 환자군간의 혈청 및 비즙내 ECP의 농도는 서로 다른 결과를 보여주고 있다. 혈청 내 ECP는 두 집단사이에서 차이를 볼 수 없었으며 이는 알레르기성 비염이 비강내 점막에 국한되어 나타나는 국소 면역반응으로서 동원되는 활성화된 호산구(EG2+)는 비점막에 주로 분포하고 전체 순환혈액내의 활성화된 호산구수는 소수에 불과하기 때문이라 추정하였다. 이러한 결과는 집먼지 진드기에 양성반응을 보이는 기관지 천식환자와 정상 대조군에서 유발 반응 전, 후 혈청내 ECP의 정량화시 천식 환자에서도 전, 후 차이를 볼 수 없었다는 Palczynsky 등의 보고13)나 알레르기성 비염환자군을 대상으로 한 Sensi 등의 연구에서 국소 스테로이드 치료 전, 후 혈청내 ECP의 농도가 정상 대조군과 비교시 차이를 발견할 수 없었다는 보고14)와도 일치한다고 할 수 있으며 혈청 ECP가 국소적인 알레르기 반응 특히, 비알레르기와 같이 그 조직의 크기가 작을 때의 monitoring에는 그다지 유용하지 못함을 보여준다. 그러나 비즙내 ECP의 경우는 혈청에서의 결과와는 상이한 양상을 보여주고 있다. 알레르기성 비염환자군에서 비알레르기성 비염환자군에 비해 유발반응 30분후 비즙 ECP가 증가한 것은 국소적인 알레르기성 반응에 의한 비강내 호산구의 활성화가 알레르기성 비염의 염증반응에 관여하고 있음을 시사해 주는 소견이라 할 수 있다. 또한 알레르기성 비염환자군에서 유발반응 전에 비해 30분후 비즙 ECP가 유의하게 증가하였으며 이는 Nishioka 등의 결과11)와도 일치하는 소견이다. 대개의 보고에서 비즙내 ECP는 알레르기의 후기반응시 주로 증가하는 것으로 알려져 있으나 본 연구의 대상 환자군들은 통년성 알레르기성 비염을 앓고 있으며 검사 당시 이미 염증반응이 진행중인 상태라 순환 혈액에서 비점막내로 이미 활성화된 호산구가 동원되어 상기의 결과가 도출되었을 것으로 생각되었다. 또한 항원 유발반응전 비즙내 ECP 농도와 비점막 수축제 분무전 음향비강통기도 검사상의 비강최소 단면적간에는 반비례관계가 성립함을 확인할 수 있었는데 이는 통년성 알레르기성 비염환자에서 지속적인 비강내 점막부종상태가 존재하며 이러한 비강점막의 부종상태가 유지됨에 있어 비강점막내의 호산구의 활성화가 관여하고 있음을 시사하는 소견이라 할 수 있다.
환자들의 비즙도말 소견 또한 양 집단에서 상이한 차이를 보여주었는데 알레르기성 비염환자군에서 이염색세포 및 호산구 모두 비알레르기성 비염환자군에 비해 현격한 증가가 있음을 알 수 있다. 이는 알레르기성 비염환자군에선 비알레르기성 비염환자군과는 달리 비점막 염증의 진행에 있어 이러한 염증세포들이 관여하는 국소적인 알레르기성 반응기전이 작용하고 있음을 시사하며 알레르기성 비염의 진단에 있어 비즙도말 검사의 유효성을 보여주는 것이며15) 이러한 결과는 알레르기성 비염환자에서 비즙도말 검사상의 호산구 수와 알레르기성 염증반응간에 상관관계가 있다는 연구결과와도 일치되는 소견이다.16)
한편 비즙내 총 IgE의 함량은 양 환자군에서 차이를 발견할 수 없었다. 그러나 총 IgE의 함량은 정상 범위의 변이가 많고 각기 다른 개별 질환을 가진 환자들일지라 해도 그 수치가 서로 겹칠 수가 있어 알레르기성 비염의 진단에 있어 비즙 총 IgE의 정량화는 그 임상적 가치가 제한적인 것으로 알려져 있다.17) 그러므로 향후 IgE의 함량을 구할 시에는 피부반응검사시 양성으로 판별된 알레르겐에 선별적인 specific IgE의 이용이 좀 더 개별 알레르기성 질환의 진단에 특이적으로 작용하리라 사료된다.
본 연구에서 집먼지진드기에 양성 피부반응을 보인 통년성 알레르기성 비염환자군과 비알레르기성 비염환자군의 주관적 증상을 평가하기 위해 내원 당시 visual analogue score(VAS)를 시행하여 각 증상의 점수를 합산한 총계는 두 집단사이에서 통계적으로 유의한 차이를 발견할 수 없었다. 두 환자군 모두에서 내원 당시 비염의 일반적인 제 증상들을 주소로 하였음을 고려할 때 주관적 증상의 점수를 합산한 VAS는 두 집단에서 큰 차이를 볼 수 없을 것이라 생각하였다. 또한 음향비강통기도검사상에서도 양 집단간의 유의한 차이를 발견할 수 없었는데 이 또한 작용기전은 다르지만 질병의 자연 경과가 결과적으로 두 집단에서 모두 비점막의 부종을 야기해 유사한 결과를 초래한 것이라 생각된다. 이와 같이 음향비강통기도 검사는 비염환자에서 비강점막내의 염증반응을 반영해 주는 데 있어서는 효과적인 검사방법이나18) 개별 질환의 진단은 어려움을 알 수 있다.
결론적으로 ECP는 알레르기성 염증 반응시 활성화된 호산구의 활성을 직접적으로 반영함으로써 임상에서 호산구가 관여하는 다양한 알레르기성 질환, 특히 알레르기성 비염의 진단에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
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