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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 47(8); 2004 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2004;47(8): 765-772.
Regulation of Cytokine and Cyclooxygenase Expression in Palatine Tonsils from Recurrent Tonsillitis in Children.
Soon Kwan Hong, Moon Jung Kim, Young Sook Hong, Sung Min Chung, Sung Wan Byun, Young Min Go, Hyun Kyung Kim
1Department of Otolaryngology, College of Medicine, Ewha Womans University, Seoul, Korea. kimmjay@hanmail.net
2Department of Biochemistry, College of Medicine, Ewha Womans University, Seoul, Korea.
소아의 재발성 편도염 조직에서 사이토카인과 Cyclooxygenase 발현 조절에 관한 연구
홍순관1 · 김문정1 · 홍영숙2 · 정성민1 · 변성완1 · 고영민1 · 김현경1
이화여자대학교 의과대학 이비인후과학교실1;생화학교실2;
주제어: 사이토카인Prostaglandin-endoperoxide synthase편도염.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Prostanoids are converted from arachidonic acid via cyclooxygenase (COX), which has two isoforms, COX-1 and COX-2. It has recently been shown that prostanoids may have a novel role in mediating cytokine release in some cells. We investigated the baseline expression and regulation of interleukin (IL)-6, IL-8, COX-1 and COX-2 in palatine tonsils from pediatric recurrent tonsillitis.
MATERIALS AND METHOD:
Palatine tonsils were obtained from 12 children with recurrent tonsillitis during elective tonsillectomy and adenoidectomy. Tonsil cells were incubated with culture media only or with proinflammatory cytokines (IL-1beta and TNF-alpha) or inhibitors of transcription (actinomycin D) or translation (cycloheximide). In these groups, IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNAs and COX-1, COX-2 proteins were analyzed by reverse transcriptasepolymerase chain reaction and Western blot, respectively.
RESULTS:
The baseline expressions of IL-6, IL-8, COX-1 and COX-2 mRNAs were detected although tonsillectomy was done in the silent phase without acute infection. The culture of tonsil cells with pro-inflammatory cytokines increased the expression of IL-6, IL-8 and COX-2 mRNAs and COX-2 protein. The expressions of IL-6, IL-8 and COX-2 mRNAs and COX-2 protein induced by pro-inflammatory cytokines was significantly inhibited by actinomycin D, not by cycloheximide.
CONCLUSION:
Tonsil cells isolated from pediatric recurrent tonsillitis are in constantly inflamed state. The expression of COX-2 mRNA induced by pro-inflammatory cytokines is accompanied by the induction of IL- 6 and IL-8 mRNAs. The regulation of these effects occurs at the transcriptional level. Furthermore, the regulation of cytokines and COX-2 may provide an understanding of mechanism of prostanoids synthesis in chronic tonsillitis.
Keywords: CytokinesProstaglandin-endoperoxide synthaseTonsillitis

교신저자:김문정, 158-710 서울 양천구 목6동 911-1  이화여자대학교 의과대학 이비인후과학교실
              전화:(02) 2650-5156 · 전송:(02) 2648-5604 · E-mail:kimmjay@hanmail.net

서     론


  
재발되는 편도 염증은 소아 이비인후과 영역에서 많이 시행되는 수술적 처치인 편도 절제술의 중요한 적응증 중의 하나이다. 염증 반응은 많은 사이토카인의 생산과 조절에 의해 매개되며, 사이토카인은 염증 반응뿐만 아니라 면역 반응에도 중요한 역할을 한다. 구개 편도에는 여러 종류의 사이토카인을 생산하는 세포가 분포해 있고1) 만성 편도염 조직의 B, T 림프구와 기질세포에서 IL-8과 IL-6가 생성되어 IL-6와 IL-8이 편도염에 중요한 역할을 하는 것으로 보고되었다.2)
   염증 반응 동안 사이토카인뿐만 아니라 아라키돈산 경로의 대사물, 특히 프로스타글란딘(prostaglandin, PG)도 생성된다. 아라키돈산에서 PG로 전환시키는 가장 중요한 속도 조절 효소가 cyclooxygenase(COX)이다. COX는 두 가지 동종 효소로 나뉘는데 COX-1은 대부분의 조직과 세포에서 기본적으로 일정한 수준 발견되고 세포의 항상성 유지를 위한 PG를 생산한다.3) COX-2는 내독소, 사이토카인 등의 자극에 대해 대식세포, 혈관 내피세포, 윤활 세포, 섬유아세포에서 유도되고 PG 합성과 함께 평행하게 증가된다.4) 염증 반응에는 사이토카인과 COX 및 PG의 역할이 중요하여 비점막,5) 갑상선 상피세포,6) 기도 평활근 세포7) 등에서 COX의 발현에 대한 연구가 많았다. 사람의 편도 림프구에서는 PGE2와 PGF2 생성에 대한 연구8)가 보고되었으나 COX-1과 COX-2 발현과 조절 및 사이토카인 발현과의 연관성에 대한 연구는 없었다.
   한편 윤활 섬유아세포에서 자극된 granulocyte-macrophage colony stimulating factor(GM-CSF)가 내인성과 외인성 prostanoid에 의해 조절된다는 보고9)는 prostanoid가 염증성 매개체로서 뿐만 아니라 사이토카인 생산에 중요한 매개체 역할을 함을 시사한다. 최근에는 갑상선 상피세포,6) 기도 평활근세포,7) 대장 상피세포10) 등에서 염증 반응에 중요한 사이토카인인 IL-6, IL-8과 COX, PG와의 관계를 규명하는 연구들이 행해지고 있다. 이러한 사실들은 만성 편도염의 염증 반응에서도 IL-6, IL-8, COX 및 PG가 상호간에 염증 조절 인자로 관여할 가능성을 제시한다. 
   본 연구에서는 만성 편도염의 편도 조직에서 강력한 전구염증성 사이토카인으로 알려진 IL-1β와 TNF-α에 의한 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2의 발현 양상을 관찰하고 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 발현의 조절단계를 확인하고자 하였다. 그리고 IL-6, IL-8 mRNA와 COX mRNA 발현과 조절의 상관 관계에 대해 조사하고자 하였다.

재료 및 방법

재  료
  
이화여자대학교 의과대학부속 목동병원 이비인후과에서 만성 편도염 및 아데노이드 비대증으로 진단되어 편도 및 아데노이드 절제술을 받은 12명 소아의 구개 편도 조직을 사용하였다. 소아의 연령 분포는 5세에서 10세(평균 6세)이었고 성비는 남아 7명, 여아 5명이었다. 소아들은 1년에 4
~5번 이상의 편도염을 3년 이상 앓았고 야간 기도 폐쇄의 과거력이 없었으며, 편도의 크기는 구개편도가 후구개궁을 넘었으나 구강의 절반까지 미치지 못 하였다. 또한 수술 전 4주 동안 편도염을 앓지 않았고 항생제를 복용하지 않았다.

방  법

조직채취 및 세포분리
  
수술장에서 penicillin과 streptomycin(GibcoBRL, Rockville, MA)이 들어 있는 Dulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM;BioWhittaker, Walkersville, MA) 배양액에 절제한 편도 조직을 담아서 곧바로 세포를 분리하였다. 세포 배양 접시에 조직을 넣고 penicillin과 streptomycin을 넣은 phosphate-buffered saline(PBS) 용액 5 ml를 넣어 조직을 씻고 진공 흡입하여 용액을 제거하였다. Collagenase, DNaseⅠ, Dispase Ⅱ(Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany)를 포함한 DMEM 용액 5 ml를 넣어 더 이상 쪼개지지 않을 때까지 가위로 잘게 쪼개고 37℃, CO2 세포 배양기에 1시간동안 두었다. 피펫으로 50 ml 시험관에 모두 옮겨 2,000 rpm에서 5분간 원심 분리하여 상층액을 제거한 후 1x trypsin 용액(Gibco BRL, Rockville, MA) 15 ml를 넣고 작은 자석 막대로 골고루 저어주면서 37℃ 물중탕에서 15분간 유지하였다. 다시 15 ml 시험관에 상층액을 옮겨 원심 분리하여 trypsin 용액을 제거하였다. 분리한 세포는 10% fetal bovine serum(FBS;Gibco BRL, Rockville, MA)이 들어있는 DMEM 배양액을 넣어 부유시키고 세포 배양 접시에 넣어 37℃, 5% CO2 세포 배양기에서 조건에 따라 배양하였다.

편도 세포의 조건별 배양
   6개 실험군의 분류는 다음과 같다. TPC군은 10% FBS와 penicillin 100 unit/ml와 streptomycin 100 μg/ml를 넣은 DMEM 배양액으로 24시간동안 배양하였다. CYT군은 재조합된 인간(human recombinant) IL-1β와 TNF-α를 각각 1 ng/ml 농도로 DMEM 배양액에 넣어 24시간 배양하였다. ACT군은 배양액으로 4시간 배양하고 actinomycin D 10 μg/ml로 처리 후 2시간동안 배양하였다. CYT +ACT군은 IL-1β와 TNF-α 혼합액을 넣은 배양액으로 4시간 배양하고 actinomycin D 10 μg/ml를 첨가한 후 2시간동안 배양하였다. CHX군은 cycloheximide 5 μg/ml를 처리하여 1시간 배양 후 배양액으로 4시간 배양하였다. CYT+CHX군은 cycloheximide 5 μg/ml로 1시간동안 전처리 후 IL-1β와 TNF-α 혼합액을 넣은 배양액으로 4시간 배양하였다.

전체 RNA의 분리
  
전체 RNA는 RNAzolTM B kit 시약(TEL-TEST, Inc., Friendwood, TX)을 사용하여 분리하였다. 각각의 조건에 따라 배양한 세포에 RNAzolTM B 1 ml를 넣어 피펫을 사용하여 균질화 시켰다. 이 균질액에 100 μl의 chloroform을 넣고 잘 섞어 얼음 위에 5분 동안 둔 다음 12,000 rpm, 4℃에서 15분 동안 원심분리 하였다. 상층액을 새 시험관에 옮기고 상층액에 동량의 isopropanol을 넣어 4℃에서 15분간 둔 다음 12,000 rpm, 4℃에서 15분 동안 원심분리를 하여 얻은 침전을 75% 에탄올로 씻어 준 후 7,500 rpm, 4℃에서 8분간 원심 분리하여 생긴 침전을 diethyl pyrocarbonate(DEPC) 처리된 증류수에 용해시킨 뒤 RNA를 분광 광도계로 260 nm와 280 nm에서 광학 밀도(optical density, OD) 값을 측정하였다. 260 nm/280 nm OD 비 값이 1.9
~2.0인 순도가 높은 RNA를 얻어 다음 실험을 행하였다. 

역전사 반응(Reverse transcription)
  
Gilliland 등11)의 방법을 응용하여 reverse transcription system(PromegaTM Co., Madison, WI)으로 RT-PCR을 시행하였다. 추출된 RNA 2 μg에 oligo(dT) primer(0.5 mg/ml) 2 μl를 넣고 65℃에서 10분 동안 처리한 후 5 mM MgCl2, 1 mM의 각 dNTP, 1×역전사 완충액(10 mM Tris-HCl, pH 8.8 at 25℃;50 mM KCl;0.1 % Triton X-100), 2.5 unit rRNasin(RNase inhibitor), 15 unit AMV 역전사 효소를 최종 부피가 20 μl가 되도록 하여 42℃에서 1시간 동안 반응시키고, 95℃에서 5분 동안 가열하여 역전사 효소 활성을 제거한 후 4℃에 냉각시켜 complementary DNA(cDNA)를 합성하였다.

중합효소 반응(Polymerase chain reaction)
   역전사 반응에서 만들어진 6개 실험군의 cDNA 2 μl에 1× PCR 완충액(10 mM Tris-HCl, pH 8.3 at 25℃;50 mM KCl;1.5 mM MgCl2), 1 unit Taq polymeraseR (Takara Shuzo Co., Shiga, Japan), 10 pmol의 β-actin과 각 사이토카인의 sense 및 antisense primer를 최종 반응 부피 50 μl가 되도록 혼합한 후 GeneAmp PCR System 9600(Perkin Elmer Co., Norwalk, CT)을 사용하여 중합효소 연쇄반응을 시행하였다. 반응조건은 94℃에서 5분 동안 변성시키고 94℃에서 1분간 변성 단계를 거친 뒤 β-actin, IL-8과 COX-2는 58℃에서 1분간, COX-1과 IL-6는 60℃에서 1분간 결합(annealing) 단계, 72℃에서 1분간 신전(extension) 단계를 주기로 하여 35번 반복 시행 후 72℃에서 10분 동안 신전 반응을 추가하였다.
   생성된 PCR 산물은 ethidium bromide로 염색한 1.7% agarose gel에 전기영동 한 후, Gel-Doc 1000 system (Bio-Rad Laboratories)의 UV 농도계로 gel blot을 분석하였다. IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA의 띠강도는 밀도측정기(UKB 2222-020, Phamacia LKB Biotechnology, Uppsala, Sweden)를 사용하여 정량화하였고 밀도비는 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA의 띠강도를 같은 개체의 β-actin의 띠강도로 나누어 계산하였다.
   본 연구에서 사용된 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 및 β-actin에 대한 primer 염기서열과 반응산물의 크기는 Table 1과 같으며 primer는 Gene Bank data를 기초로 하여 바이오니아(청원군, 한국)에 주문하여 합성하였다.

Western blot 분석 
   6개 실험군에서 COX-1과 COX-2 단백질 발현정도를 보기 위해 Western blot 분석을 시행하였다. 각각의 조건에 따라 배양한 6개 실험군의 세포는 lysis buffer(20 mM Tris-HCl , 120 mM NaCl, 10% glycerol, 1% TritonX-100, 2 mM EDTA, 2 mM EGTA, 1 mM dithiothreitol, 1 mM phenymetylsulfonyl fluoride, 20 μM leupeptin, 1 μM aprotinin)를 사용하여 용해시키고 얼음에 30분간 둔 다음 12,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 상층액을 -20℃에 보관하였다. 단백질 농도는 protein assay kit(Bio-Rad Laboratories)을 사용하여 정량하였고, 단백질 50 μg을 10% polyacrylamide gel에 전기영동 시킨 후 polyvinylidene difluoride(PVDF;Amersham Phamacia Biotech, Buckingham Shire, UK) 막에 옮겼다. 막을 0.1% Tween-20이 들어있는 Tris-buffered saline 용액(TBS, 20 mM Tris base, 137 mM NaCl, pH 7.6)에 용해시킨 5% 탈지우유 용액으로 1시간동안 차단시켰다. 그 후 1:800으로 희석한 COX-1, COX-2 다클론 항체 용액(Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA)으로 실온에서 1시간 반응시켰다. 막을 0.1% Tween-20가 들어있는 TBS 용액으로 10분씩 3회 씻어준 후 horseradish-peroxidase- conjugted antigoat 항체 1:1,500 희석액(Santa Cruz Biotechnology)으로 1시간 반응시키고, 다시 막을 0.1% Tween-20가 들어있는 TBS 용액으로 10분씩 3회 씻어준 다음 단백질 밴드는 ECL kit 시약(Amersham Phamacia Biotech)을 이용하여 확인하였다. 
   COX-1과 COX-2 단백질의 띠강도는 밀도 측정기(UKB 2222-020, Phamacia LKB Biotechnology)를 사용하여 정량하였고, 밀도비는 COX-1과 COX-2 단백질의 띠강도를 β-actin의 띠강도로 나누어 계산하였다.

자료 분석
   TPC군과 CYT군의 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 및 COX-1, COX-2 단백질 발현을 비교하였다. TPC군과 CHX, ACT군을 각각 비교하였고, CYT군과 CYT+ CHX군, CYT+ACT군을 비교하였다.
   통계 분석은 Student's t-test를 시행하여 5% 유의 수준에서 검증하였다.

결     과

IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA와 COX-1, COX-2 단백질의 기저 발현(basal expression)
   만성 편도염 조직의 기저 상태를 나타내는 TPC군에서 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA와 COX-1, COX-2 단백질이 발현되었다. 특히 IL-6 mRNA가 IL-8 mRNA보다 높게 발현되었고 COX-2 mRNA와 단백질이 COX-1 mRNA와 단백질보다 높게 발현되었다(Fig. 1).

전구염증성 사이토카인이 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 및 COX-1, COX-2 단백질 발현에 미치는 영향
   TPC군과 CYT군을 비교할 때 IL-6 mRNA 발현은 CYT군에서 2.5배 증가하였고(p<0.01) IL-8 mRNA 발현은 2.7배 증가하였다(p<0.01)(Fig. 1). COX-2 mRNA 발현은 TPC군과 비교해서 CYT군이 1.8배 증가하였고(p<0.01) COX-2 단백질 발현은 CYT군이 1.6배 증가하였다(p<0.01)(Fig. 1). 반면에 COX-1 mRNA와 단백질의 발현 변화는 두 군 사이에 변화가 거의 없었다(Fig. 1).

Actinomycin D가 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 및 COX-1, COX-2 단백질 발현에 미치는 영향
   TPC군과 ACT군을 비교할 때 ACT군에서 IL-6와 IL-8 mRNA 발현은 각각 25%(p<0.05)와 30%(p<0.05) 감소하였다(Fig. 2). CYT군과 CYT+ACT군을 비교하면 IL-6 mRNA는 CYT+ACT군에서 25%(p<0.05) 감소하였고 IL-8 mRNA는 25%(p<0.05) 감소하였다(Fig. 2).
   COX-1 mRNA와 단백질은 TPC군과 ACT군, CYT군과 CYT+ACT군 사이에 큰 차이를 보이지 않았다(Fig. 2).
   COX-2 mRNA 발현은 TPC군보다 ACT군에서 32% (p<0.05), CYT군보다 CYT+ACT군에서 52%(p<0.01) 감소하였다(Fig. 2). COX-2 단백질 생성은 TPC군과 비교했을 때 ACT군에서 25%(p<0.05), CYT군보다 CYT+ ACT군에서 24%(p<0.05) 감소하였다(Fig. 2).
   즉 전사과정의 억제자인 actinomycin D를 처리하였을 때 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA와 COX-2 단백질 발현이 모두 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.

Cycloheximide가 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 및 COX-1, COX-2 단백질 발현에 미치는 영향
   IL-6과 IL-8 mRNA 발현은 TPC군과 CHX군, CYT군과 CYT+ACT군 비교에서 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(Fig. 3). 
   COX-1과 COX-2 mRNA와 단백질 발현도 두 군들 사이에 유의성 있는 변화가 없었다(Fig. 3).

전구염증성 사이토카인으로 유도된 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA 발현과 조절의 상관관계
   Cycloheximide, actinomycin D가 전구염증성 사이토카인으로 유도된 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA에 미치는 영향을 보면 IL-6, IL-8과 COX-2의 변화 정도가 서로 평행한 상관관계를 보였다(Fig. 4).

고     찰

   본 연구에서 편도 조직에서 개개의 세포들을 따로 분리하지 않고 조직에서 분리된 전체 세포를 이용한 이유는 다음과 같다. 첫째, 편도에서 특정 사이토카인은 여러 세포에서 생성된다. Ågren 등12)에 의하면 편도 조직에서 사이토카인의 단클론 항체(mAb)와 면역조직화학적 기법을 사용한 실험에서 특정한 사이토카인 생성 세포는 편도의 표면 상피, 여포외 구역(extrafollicular area), 배중심 부위(germinal center) 등 여러 부위에 산재해 있었다. Lisignoli 등2)은 편도 조직에서 림프양 세포(lymphoid cell), T 림프구, B 림프구, 기질 세포 등을 분리하여 휴지기와 자극 상태에서 사이토카인 생성 정도를 살펴본 결과 특정 사이토카인은 특정한 세포에서만 생성되는 것이 아니라 여러 세포에서 동시에 생성되고 휴지기와 자극 시에 특정 사이토카인이 증가되는 세포도 한 가지 세포가 아님을 보고하였다. 둘째, 편도에서 사이토카인이 생성되기 위해서는 생성 세포 뿐만 아니라 부수적인 요소가 필요하다. Quiding 등13)은 편도에서 자발적으로 생성되는 IFN-γ는 CD4+ T 세포에 의해 생성되는데 IFN-γ생성에는 기능적인 부수적 세포 또는 가용성 인자가 필요함을 보고하였다. 셋째, 사이토카인뿐만 아니라 COX도 여러 세포에서 발현된다. 호흡기 세포에서 COX-1, COX-2의 분포에 대한 연구에서 COX-1, COX-2는 상피세포에서 주로 생성되지만 평활근세포, 비만세포, 혈관내피세포, 대식세포, 호산구, 섬유아세포 등도 COX-1, COX-2를 발현시킨다고 알려져 있다.5)14) 이러한 연구는 편도에서 COX-1과 COX-2 mRNA와 단백질도 여러 세포에서 유래됨을 추측할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 편도 세포의 휴지기 상태 및 자극 상태에서 사이토카인과 COX의 발현 및 사이토카인과 COX의 상호작용을 살펴보기 위해 편도 조직에서 개개의 세포들을 따로 분리하지 않았다.
  
일반적으로 COX-1 유전자는 대부분의 조직에서 외부 자극과 관계없이 일정한 수준으로 발현되고 반면에 COX-2는 유도성 유전자로 알려져 있으나,3) 본 연구에서는 COX-1 mRNA와 단백질보다 COX-2 mRNA와 단백질이 더 높게 발현되었고 이에 대해서는 몇 가지 해석이 가능하다. 첫째, 만성 편도염으로 인해 편도 조직이 만성적으로 여러 가지 감염성 인자들에 노출되어 계속적인 염증 상태를 유지하기 때문인 것으로 생각된다.
   급성 염증이 없는 상태에서 편도 절제술이 시행되었음에도 불구하고 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA와 단백질이 높게 발현되었다. Ågren 등12)은 anti-CD3 mAb를 이용하여 재 자극 후에 편도 비대군보다 재발성 편도염 군에서 IL-1β, IL-6, IL-2 생산 세포가 현저히 많은 것을 보고 반복된 편도염 군에서 사이토카인 조절망의 면역 조절능력이 높은 것은 끊임없는 염증 상태를 유지하기 때문이라는 결론을 내렸다. 본 연구에서는 전구염증성 사이토카인으로 자극 후에 기저 상태(basal state)로부터 IL-6 mRNA와 IL-8 mRNA 발현이 각각 2.5배와 2.7배로 증가하여 반복적 편도염 조직에서 IL-6와 IL-8이 유도성 기전으로 발현되는 것을 알 수 있었다.
   둘째, 급성 염증 반응이 일어나지 않은 상태에서 COX-1 보다 COX-2의 발현이 높은 것은 COX-2가 COX-1과 같이 생리학적으로 항상성 유지 기능을 담당할 가능성을 시사한다. 기저 상태의 위점막,14) 중추 신경계,15) 정상 비점막5)16)의 연구에서도 COX-2 발현이 인지되어 COX-2가 COX-1과 보완적으로 생리적 역할을 할 가능성이 제기되어 왔다. 그러나 COX-2의 생리학적 역할에 대해서는 앞으로 만성 편도염 유무에 따른 COX-2 발현의 비교 연구가 필요하다. 셋째, COX-2는 인체의 여러 암 조직뿐만 아니라 증식성 조직에서도 발현이 증가하는데 Smith 등17)은 갑상선종(goiter) 조직에서 분리한 세포주 KAT 50에서 COX -2가 기본적으로 계속 발현되는 것을 관찰하였고, COX-2 유전자의 과발현은 자동적인 세포 성장과 종양 발달에 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다. 구개 편도는 유아기 이후 증식되고 비대해져 2
~5세 사이에 상대적으로 큰 크기를 보이고 만성 편도염을 앓는 소아들도 대개 편도 비대를 동반하고 있는 경우가 많으므로 이 연구에서 COX-2의 기저 발현이 높아 COX-2가 편도 조직의 증식과 비대에 관여하리라 추측된다. 따라서 추후 정상 편도, 만성 염증성 편도, 편도 비대, 편도 종양, 연령 등에 따른 COX-2 발현의 비교 연구가 시행되어야 할 것이다. 
  
저자들은 전구염증성 사이토카인인 IL-1β와 TNF-α의 상호 자극이 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA와 단백질 발현에 어떤 영향을 주는지 살펴보았다. 연구에 이용된 IL-1β와 TNF-α의 농도는 사람 기도 평활근세포18)와 정상 비점막5)에서 IL-1β가 PG와 COX를 통계적으로 유의하게 증가시키는 농도인 1 ng/ml로 정하였다. 만성 편도염 조직에서 전구염증성 사이토카인의 자극에 관계없이 COX-1 mRNA 발현과 단백질 발현에 뚜렷한 변화가 없었다. 이는 COX-1은 적어도 IL-1β와 TNF-α에 의해 유발된 편도 염증 반응에서 유효한 역할을 하지 않는 것을 의미한다. 반면 만성 편도염 조직이 사이토카인에 노출된 후 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA와 단백질 발현은 매우 증가한 것을 볼 수 있었다. Berg 등6)은 사람 갑상선 상피세포에서 IL-1β가 COX-2 유도의 주요한 자극제로 쓰이고 TNF-α는 IL-1β의 반응을 강화시키는 역할을 하며 두 가지 사이토카인을 각각 20 ng/ml로 혼합하여 자극하였을 때 COX-2 유전자 발현이 매우 증가하는 것을 관찰하였다. 사람 기도 평활근세포에서도 IFN-γ는 반응이 없었으나 TNF-α는 높은 농도에서 COX 활동을 증가시켰고 IL-1β처리 후에는 COX-2 단백질이 증가되는 것이 보고되었다.18) 본 연구에서 편도 조직에서도 IL-1β와 TNF-α가 함께 전구염증성 사이토카인으로서의 역할이 증명되었다.
   전구염증성 사이토카인으로 유도된 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA 발현과 단백질 생성의 조절이 전사 수준 또는 전사 후 수준에서 이루어지는지 알아보기 위해 전사억제제인 actinomycin D와 번역억제제인 cycloheximide의 영향을 살펴보았다. 본 연구에서 사용한 actinomycin D와 cycloheximide의 농도는 비점막의 COX-2 발현 조절에 대한 연구에서 참조하였다.5) Actinomycin D는 사이토카인으로 유도된 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA 발현과 단백질 생성을 감소시켰다. IL-6, IL-8, COX-2 mRNA 발현이 전구염증성 사이토카인으로 자극 후 actinomycin D를 후처리한 군에서 actinomycin D 단독 처리군 보다 더 높은 것은 사이토카인이 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA의 반감기를 연장시켜 mRNA의 분해를 억제하고 mRNA를 보다 안정화시키는데 일부 역할을 담당한다고 추정된다. 반면 cycloheximide에 의해 번역 단계가 억제되었을 때 사이토카인으로 유도된 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA나 단백질 발현에서 큰 변화가 없었다. 따라서 사이토카인으로 유도된 IL-6, IL-8, COX-2 mRNA와 단백질 발현은 새로운 단백질 합성을 필요로 하지 않으며 전사 수준에서 조절되는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 사람 기도 평활근세포에서 actinomycin D와 cycloheximide 모두가 IL-1β에 의한 COX-2 mRNA 발현을 억제하였다는 보고18)와 상반되고, 비점막에서 cycloheximide는 IFN-γ, IL-1β와 TNF-α에 의한 COX-2 mRNA 발현을 과유도하였다는 보고5)와 cycloheximide가 폐 세포형 II A 549에서도 cycloheximide가 IL-1β에 의한 COX-2 mRNA 발현을 과유도하였다는 보고19)와도 일치하지 않았다. 이것은 실험 대상 세포와 세포를 자극하는데 이용된 전구염증성 사이토카인의 종류와 농도, COX-2 발현 정도를 보기 위한 실험 방법 등의 차이에 기인하는 것으로 생각된다.
  
Hinson 등20)은 쥐에서 중합된 알부민으로 염증성 자극을 주어 복강 내 대식세포를 활성화시켰을 때 COX-2 유전자가 유도되고 PGE2에 뒤이어 IL-6가 증가되는 것을 관찰하고 COX-2 유전자가 IL-6 발현을 조절한다고 보았다. 한편 Berg 등6)은 사람 갑상선 상피세포에서 사이토카인으로 유도된 COX-2 유전자 발현이 IL-6 생성과 동시에 증가하는 것을 관찰하였다. 본 연구에서 전구염증성 사이토카인에 의해 유도된 COX-2와 IL-6 및 IL-8 mRNA 발현이 서로 동반되어 나타나는 것을 관찰하였으며, 편도 염증 반응의 기전에 IL-6, IL-8과 COX-2가 연관성이 있음을 추정할 수 있었다.
   편도 조직에서 생성되는 개개의 사이토카인은 편도내의 여러 세포에서 생성되며2) 사이토카인과 COX와의 관련을 보기 위해서 편도 내의 여러 세포들을 따로 분리하는 것보다는 조직에서 분리된 전체 세포를 이용하는 것이 옳을 것이다. 또한 편도염 조직에서의 이러한 연구는 편도 염증 반응의 이해에 도움이 될 것이다.

결     론

   소아의 재발성 편도염의 편도 조직에서 급성 염증이 없는 상태임에도 IL-6, IL-8, COX-1, COX-2 mRNA 및 단백질이 발현되었고 이것은 지속적인 염증 상태를 유지함을 시사한다. 전구염증성 사이토카인에 의한 COX-2 mRNA 발현은 IL-6와 IL-8 mRNA 발현을 수반하여 편도 염증 반응 기전에 IL-6, IL-8과 COX-2가 관련성이 있음을 추정할 수 있다. 이러한 전구염증성 사이토카인에 의한 COX-2 mRNA 발현 유도는 전사 과정에서 조절되는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 만성 편도염의 염증 반응에서 사이토카인과 COX의 역할 및 조절의 기전을 이해하는데 도움이 될 것이다.


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