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

   알레르기비염을 비롯한 아토피성 질환들은 외부 환경의 항원에 의해 Th2 면역기전에 통한 IgE의 증가가 특징적인 소견이다. Th2 사이토카인인 IL-4와 IL-13은 IgE 의존적 염증반응에 중심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, IL-4 receptor α(IL-4Rα)를 공유하고 signal transducer and activator of transcription 6(STAT6)을 활성화 시킨다.¹⁾ IL-4는 B 림프구의 생산물을 IgE로 변환시키는데 필수적으로 관여하며 또한 호산구의 화학주성과 접착성을 촉진한다.
   IL-4R은 α, γ의 두가지의 아단위(subunit)로 구성되어 있는데 그 중에서 α 아단위가 IL-4와 13과 높은 친화력을 가진 부착 부위이다.²⁾
   IL-4Rα유전자가 알레르기질환에서의 표현형을 결정하는데 중요한 후보 유전자로 생각하고 있으며, 염색체상 알레르기질환에 감수성 있는 유전자좌에 연관된 중요한 후보 유전자를 연구함으로써 알레르기 질환의 발생에 대한 유전적인 역할을 보다 잘 규명할 수 있다.³⁾
   IL-4Rα유전자는 16번 염색체에 존재하며, IL-4Rα의 아미노산 치환을 야기하는 7가지 중요한 유전자다형성들이 밝혀졌다.³⁾ 이 중 대표적으로 유전자 551위치에서 glutamine이 arginine으로 치환되는 유전자 다형성(Gln551Arg [25개 아미노산의 signal peptide을 포함해서 Q576R로 표기된 논문도 있음])이 아토피와 관련이 있는 것으로 알려졌다. 이는 551 arginine 대립인자를 가진 개인들에서 인접한 타이로신 잔기(tyrosine residue)의 결합친화력에 영향을 주어 IL-4R의 신호 전달을 촉진하고, IL-4에 의해 유도된 CD23(low-affinity receptor for IgE) 발현을 증가시킨다. 
   최근 알레르기 질환에 대한 인종에 따른 Gln551Arg다형성의 연구들^{4)5)6)7)8)9)10)11)}이 많이 보고되어 왔는데, 대부분의 경우 천식환자와 아토피성 피부염환자를 대상으로 하였으며 알레르기비염환자를 대상으로 한 연구는 거의 보고되어 있지 않다. 이에 저자들은 한국인에서 알레르기비염환자와 IL-4Rα Gln551Arg 유전자다형성의 연관성을 알아보고자 하였다. 그리고 한국인 알레르기비염에서의 유전자다형성 유형에 따라 호산구 수 및 총 혈청 IgE 사이의 연관성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

대  상
   실험군은 2003년 10월부터 2004년 5월까지 알레르기비염의 증상으로 본원을 방문하여 피부반응검사에서 알레르기비염으로 확진된 192명을 대상으로 하였다. 대조군은 건강 검진을 위해 본 병원을 방문한 191명을 대상으로 하였고 설문지를 통해 알레르기 질환의 증상들과 피부 단자 검사에 음성을 보인 경우로 하였다. 평균 연령은 대조군에서 26.3±9.8세, 실험군에서 25.2±11.5세로 통계학적 차이가 없었으며, 남녀성비는 대조군은 남：여=128：63, 실험군은 남：여=118：74으로 통계학적 차이가 없었다. 

방  법
   IL-4Rα 유전자형 분석은 Miller 등¹²⁾의 방법으로 말초 혈액에서 분리된 유핵세포로 부터 genomic DNA를 추출하고자 말초 혈액내 유핵세포를 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-4Rα 유전자형을 확인하였다. 백혈구로부터 추출된 genomic DNA를 template로 하였으며 PCR primer(Bioneer, Daejon, Korea)는 Forward primer; 5'-GCC CCC ACC AGT GGC TCTC-3', Reverse primer; 5'-CTG GCA AGC AGG CTT GAG AAG-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(GENET Bio, Cheonan, Korea) 1.0 unit를 섞어 총 용량이 20 μL로 하였다. PCR 반응은 초기 denaturation 95℃ 10분 반응 후 94℃ 30초, 59℃ 30초, 72℃ 30초를 35회 반복한 후 마지막 75℃에서 5분간 extention하여 증폭시켰다(MJ Research, USA). 증폭된 PCR 산물은 DdeI(New England Biolab Inc., Beverly, MA, USA) 제한효소로 처리하고 3.0% agarose gel에서 전기영동시켜 ethidium bromide로 염색하여 제한 절편 양상을 확인하고 최종 유전자형을 확인하였다.

통계처리
   환자군과 대조군의 IL-4Rα 유전자다형성 분포 차이의 평가는 χ² 검사를 사용하였다. 환자군에서 유전자다형성 유형에 따른 혈액내 호산구와 총 IgE 수치는 통계분석에서 정규성을 보이지 못해 비모수 검정인 Mann-Whitney test를 통해 분석하였으며 통계 처리는 SPSS program version 10(SPSS Inc. Chicago, IL, U.S.A.)를 이용하였다. 

결     과

IL-4Rα Gln551Arg 유전자다형성 유형
   IL-4Rα의 유전자다형성은 3가지 유형(Gln/Gln, Gln/ Arg, Arg/Arg)을 보였다. 동형의 야생(homozygous wild)형 Gln/Gln는 PCR 산물인 128 bp DNA가 DdeI 제한효소에 의해 108과 20 bp 분절로 나눠지고, 이형(heterozygote)형인 Gln/Arg의 DNA는 128, 108, 그리고 20 bp의 분절을 보였다(Fig. 1). 

IL-4Rα Gln551Arg 유전자다형성 유형 분포
   환자군에서 IL-4Rα 유전자형은 Gln/Gln형이 63.54%, Gln/Arg형이 31.25%, Arg/Arg형이 5.20%였고, 대조군에서는 Gln/Gln형이 70.16%, Gln/Arg형이 27.75%, Arg/Arg형이 2.09%로 두 군 사이에 유의한 차이는 없었다. 두 군의 Arg 대립인자의 비교에서 환자군의 Arg 대립인자가 20.83%로 대조군의 15.97%에 비해 증가된 소견을 보였으며 두 군 사이에 유의한 차이가 없었다(Table 1). 

환자군에서 유전자다형성 유형에 따른 호산구 수와 총 IgE 수치의 비교
   환자군의 동형 돌연변이형(Arg/Arg)이 소수이여서 단독적으로 통계처리하기는 어려워 환자군을 야생형(Gln/Gln)과 돌연변이형(Gln/Arg 혹은 Arg/Arg)의 두가지 유전자다형성 유형으로 나누어 그에 따른 호산구 수와 총 IgE 수치를 비교분석한 결과 유의한 차이가 보이지 않았다(Table 2).

고     찰

   유전적 감수성과 환경적인 요인들의 상호 작용은 아토피성질환의 표현형을 결정하는 중요한 역할을 한다. 아토피성 질환들은 Th1/Th2의 불균형과 관련된 것으로 알려져 있으며 이런 불균형에 관련된 유전자의 다형성을 가진 개인들 혹은 인종들에서 아토피성 질환들에 보다 감수성을 가질 수 있다. 후보 유전자들의 촉진자(promotor) 부분의 유전자다형성은 유전자의 전사 활동을 조절하여 표현형을 결정함으로써 질환에 대한 감수성에 영향을 줄 수 있다. 다양한 인종들에서 아토피성 질환들에서의 중요한 유전자다형성들의 연구들이 이루어지고 있으나 아직까지 만족할 만한 결과들이 보이지 않고 있어 아토피성질환들에 작은 효과를 가진 많은 유전자들의 서로 상호 작용에 의해 발생하는 것으로 추측가능하다.
   Th2 사이토카인으로 아토피성질환에 관련된 것으로 잘 알려진 IL-4와 IL-13은 IL-4R과 IL-13R을 통해 각각 활성화된다. IL-4R은 IL-4Rα chain과 common γ(γc) chain으로 구성되어 있고 IL-13은 IL-4Rα과 IL-13Rα1으로 구성되어 있다.¹³⁾ 그러므로 이 두가지 사이토카인의 수용체로 IL-4Rα chain을 서로 공유하며 STAT6의 활성을 촉진한다. IL-4Rα chain은 IL-4와 IL-13의 결합과 신호전달에 중요한 역할을 한다.¹³⁾ IL-4Rα chain은 JAK (Janus kinase)1과 관련하고 γc chain은 JAK3과 관련하며 IL-13Rα1은 TYK2와 관련한다. IL-4Rα chain과 STAT6의 결합은 STAT6의 활성화를 야기한다. 
   IL-4Rα유전자는 아토피성 질환에 관여할 수 있는 흥미있는 유전자로서, 25개 아미노산의 signal sequence, 207개 아미노산의 external domain, 24개 아미노산의 transmembrane domain과 569개 아미노산의 cytoplasmic domain으로 구성되어 있다.¹⁴⁾ IL-4Rα는 IL-4와 결합하여 Janus family의 kinase들을 통해 신호 전달물질들이 활성화 되어 CD23, MHC II와 FcεRIβ와 같은 유전자들의 촉진자지역의 특이 DNA 배열순서에 부착되게 된다.²⁾
   IL-4Rα의 현재 보고된 과오(mis-sense) 유전자다형성들은 Ile50Val, Glu375Ala, Cys406Arg, Ser411Leu, Ser478Pro, Gln551Arg와 Ser761Pro의 7가지이다.³⁾ 그 중에서 Ile50Val(isoleucine → valine로 대치)과 Gln551Arg가 IL-4Rα의 보고된 대표적인 유전자다형성으로 Ile50 variant는 IL-4의 수용체에 대한 반응을 상향조절하고, 림프구를 성장시키고 IgE의 생성을 증가시킨다. Arg551 variant는 IL-4의 수용체에 대한 반응을 상향조절한다.³⁾
   Gln551Arg다형성의 연구들이 천식환자와 아토피성피부염환자에서 보고되어 왔으며, 이런 연구결과들은 서로 상이한 결과를 보였다.^{4)5)6)7)8)9)10)11)} 정상대조군과 아토피성환자군간의 Gln551Arg다형성의 연구들 중 5개의 연구에서 연관성이 있고,^4)5)6)7)11) 3개의 연구에서는 연관성이 없다고 보고되었다.^8)9)10) 아토피성환자 집안에서 부모에서 자식으로의 Arg551 variant의 가족 전달 연구(familial transmission study)에서 2개의 연구에서는 연관성이 있고,⁸⁾¹⁵⁾ 1개의 연구에서 연관성이 없다고 보고되었다.⁹⁾ 아토피성질환은 복잡 다양한 유전적인 특성이 있기 때문에 모든 연구에서 항상 같은 연관성을 보이지는 않는 것 같다. 이러한 다양한 연관성은 아토피성질환의 병리기전에서 유전적 이질성을 반영할 수 있다. 다양한 인종에 따라 알레르기 질환의 감수성 유전자가 다를 수 있고, 지역에 따라 노출된 항원에 의한 환경적인 요건이 다양할 수 있다. 
   영문으로 쓰여진 논문의 검색 결과 Gln551Arg다형성 연구들이 알레르기비염환자에서는 거의 보고되지 않았다. 본 연구가 알레르기비염환자를 대상으로 한 첫 연구로, 연구결과 통계학적으로 의의는 없었지만 환자군에서 동형 돌연변이형(Arg/Arg)이 10명으로 대조군의 4명보다 높은 빈도를 보였으며, 이형 돌연변이형(Gln/Arg)도 대조군에 비해 높은 빈도를 보였다. 환자군에서 Arg551 대립인자도 대조군에 비해 높은 빈도를 보였으나 통계학적으로 의의는 없었다. 총 IgE와 호산구 수는 두 군사이에 유의한 결과를 보이지 않았다. 
   다양한 인종에 따른 알레르기비염환자 Arg551 대립인자의 연구는 보고되지 않아 비교할 수 없어(본 연구에서는 0.208) 대표적인 알레르기질환 중의 하나인 천식에서의 Arg551 대립인자를 살펴보면 백인에서 0.166, 흑인에서 0.592, 라틴 아메리카의 스페인계에서는 0.232로 보고되었고,³⁾ 하와이천식환자에서 0.26¹⁰⁾ 중국인에서는 0.28⁷⁾로 인종에 따라 다양함을 알 수 있다. 이런 결과를 통해 인종에 따른 알레르기 질환에서 Arg551 대립인자와의 연관성뿐만 아니라 인종간의 대립인자의 비교분석을 통해 인종에 따른 감수성에 다른 영향을 줄 수 있는지에 대한 연구도 중요할 수 있다.
   본 연구결과 한국인 알레르기비염환자와 Gln551Arg 유전자다형성의 유전자형 및 대립인자와의 연관성을 보이지 않아 IL-4Rα Gln551Arg 유전자다형성이 한국인 알레르기비염 발생에 대한 감수성에 영향을 주지 않을 것으로 생각된다. 그러나 이번 연구에서의 대상이 많은 수는 아니고 환자군에서 대조군에서 비해 돌연변이 유전자형과 돌연변이 대립인자의 높은 빈도를 보여 차후 보다 많은 대상의 연구가 필요할 수도 있다. 또한, IL-4Rα의 현재 보고된 다른 과오유전자다형성들³⁾인 Ile50Val, Glu375Ala, Cys406Arg, Ser411Leu, Ser478Pro와 Ser761Pro의 한국인 알레르기비염환자와의 연관성연구가 필요할 것으로 생각된다.

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