The Expression of Adhesion Molecules on BAL Cells and Serum Soluble ICAM-1 Level after the Radiotherapy for the Lung Cancer and Its Relationship to the Development of of Radiation Pneumonitis and Fibrosis

방사선 치료후 기관지-폐포세척액내 폐포대식세포 및 임파구의 접착분자발현 변화와 방사선에 의한 폐렴 및 폐섬유증발생의 예측인자로서의 의의

Background: Lung cancer is the second most frequent malignancy in man in Korea. Surgery is the best treatment modality for non-small cell lung cancer, but most patients were presented in far advanced stage. So radiation therapy(RT) with or without chemotherapy is the next choice and radiation-induced pneumonitis and pulmonary fibrosis is the major limiting factor for the curative RT. Radiation pneumonitis is manifested with fever, cough and dyspnea, 2~3 months after the termination of radiotherpy. Chest X ray shows infiltration, typically limited to the radiation field, but occasionally bilateral infiltration was reported. Also Gibson et al reported that BAL lymphocytosis was found in both lungs, even though the radiation was confined to one lung. The aim of this study is to investigate the change of adhesion molecules expression on BAL cells and serum soluble ICAM-1(sICAM-1) level after the RT and its relationship to the development of radiation pneumonitis. The second aim is to confirm the bilaterality of change of BAL cell pattern and adhesion molecule expression. Subjects: BAL and the measurement of sICAM level in serum and BALF were done on 29 patients with lung cancer who received RT with curative intention. The BAL was done before the RT in 16 patients and 1~2 month after RT in 18 patients. 5 patients performed BAL before and after RT. Result: Clinically significant radiation pneumonitis developed in 7 patients. After RT, total cell count in BAL was significantly increased from $(20.2{\pm}10.2){\times}10^6\;cells/ml$ to $(35.3{\pm}21.6){\times}10^6\;cells/ml$ (p=0.0344) and %lymphocyte was also increased from $5.3{\pm}4.2%$ to $39.6{\pm}23.4%$ (p=0.0001) in all patient group. There was no difference between ipsilateral and contraleteral side to RT, and between the patients with and without radiation-pneumonitis. In whole patient group, the level of sICAM-1 showed no significant change after RT(in serum: $378{\pm}148$, $411{\pm}150\;ng/ml$, BALF: $20.2{\pm}12.2$, $45.1{\pm}34.8\;ng/ml$, respectively), but there was a significant difference between the patients with pneumonitis and without pneumonitis (serum: $505{\pm}164$ vs $345{\pm}102\;ng/ml$, p=0.0253, BALF: $67.9{\pm}36.3$ vs $25.2{\pm}17.9\;ng/ml$, p=0.0112). The expression of ICAM-1 on alveolar macrophages (AM) tends to increase after RT (RMFI: from $1.28{\pm}0.479$ to $1.63{\pm}0.539$, p=0.0605), but it was significantly high in patients with pneumonitis ($2.10{\pm}0.390$) compared to the patients without pneumonitis ($1.28{\pm}0.31$, p=0.0002). ICAM-1 expression on lymphocytes and CD 18 (${\beta}2$-integrin) expression tended to be high in the patients with pneumonitis but the difference was statiastically not significant. Conclusion: Subclinical alveolitis on the basis of BAL finding developed bilaterally in all patients after RT. But clinically significant pneumonitis occurred in much smaller fraction and the ICAM-1 expression on AM and the sICAM-1 level in serum were good indicator of it.

연구배경: 폐암은 우리나라 남자들의 악성종양중에서 2번째로 많으며, 수술요법이 가장 좋은 치료이나 대부분의 환자들이 진단당시 수술을 받을 수 없을 정도로 진행되어서 방사선치료(RT)나 항암치료를 동반한 RT를 받게되는데, 방사선-폐렴 및 폐섬유증의 발생이 제일 중요한 부작용이다. 방사선-폐렴은 대개 치료부위에 국한되어 발생하나 때로는 반대쪽에서까지 생기기도하며, Gibson 등은 RT후 양쪽폐에서 BAL액내 세포수 및 임파구가 증가한다고 보고하였다. 방사선-폐렴이 RT의 가장 중요한 제한요소이기 때문에 이의 발생을 조기에 진단하는 것이 환자의 예후에 매우 중요한 영향을 미친다. 이에 연구자들은 염증반응을 야기하는데 중요한 역할을 한다고 알려진 접착분자(ICAM-1, CD18)들이 방사선-폐렴의 발생에도 작용을 하는지, 만일 한다면 이를 방사선-폐렴의 진단 및 예측인자로 사용할 수 있을 가를 살펴보고, 또 방사선-폐렴이 양측성으로 오는 가를 보기위하여 본 연구를 시행하였다. 대상: 조직학적으로 확인된 폐암으로 RT를 받을 환자 29예를 대상으로 하였는데 RT 전에는 16예에서, RT후 1~2개월에는 18예에서 BAL및 혈중 sICAM 농도를 측정하였다. 5예에서는 RT전 및 후에 BAL을 시행하였다. 결과: 7예에서 임상적으로 유의한 방사선-폐렴이 발생하였다. 전 환자군에서 보면, BAL 액내 총 세포수가 $20.2{\pm}10.2{\times}10^6\;cells/L$에서 $35.3{\pm}21.6{\times}10^6\;cells/L$(p=0.0344)로 증가하였으며, 임파구도 $5.3{\pm}4.2%$에서 $39.6{\pm}23.4%$로 유의하게 증가하였다(p=0.0001). 이러한 변화는 RT를 받은 쪽 뿐 아니라 받지 않은 쪽에서도 같이 일어났으며, 방사선-폐렴이 생긴 환자와 생기지 않은 환자 사이에서도 차이가 없었다. 혈중 sICAM농도와 BAL애내 농도는 RT전후로 유의한 차이가 없었으나(혈청: $378{\pm}148$, $411{\pm}150\;ng/ml$, BALF: $20.2{\pm}12.2$, $45.1{\pm}34.8\;ng/ml$) 방사선-폐렴이 발생한 환자들에서는 방사선-폐렴이 생기지 않은 환자에 비해 sICAM 유의하게 증가되었다(혈청: $505{\pm}164$ vs $345{\pm}102\;ng/ml$, p=0.0253, BALF: $67.9{\pm}36.3$ vs $25.2{\pm}17.9\;ng/ml$, p=0.0112). 또한 폐포대식세포(AM)에서의 ICAM-1 발현도도 RT후에 증가하는 추세를 보였으나 통계적 유의성은 없었는데(RMFI: from $1.28{\pm}0.479$ to $1.63{\pm}0.539$, p=0.0605), 방사선-폐렴이 생긴 환자들에서($2.10{\pm}0.390$) 방사선-폐렴이 생기지 않은 환자에 비해($1.28{\pm}0.31$, p=0.0002) 유의하게 높았다. 이상의 BAL 결과로 미루어 RT후에 대부분의 환자들에서 양측성으로 subclinical alveolitis가 발생한 확인하였다. 그러나 임상적인 방사선-폐렴은 훨씬 드물게 발생하고, AM의 ICAM발현도 및 혈중 sICAM농도는 이러한 임상적인 방사선-폐렴발생의 좋은 지표가 될 수 있다고 사료된다.