Abstract
Background : There have been many in vitro evidences that interleukin-4(IL-4) might be the most important cytokine inducing IgE synthesis from B-cells, and interferon-gamma(IFN-$\gamma$) might be a main cytokine antagonizing IL-4-mediated IgE synthesis. Recently some reports demonstrated that IFN-$\gamma$ might be used as a new therapeutic modality in some allergic diseases with high serum IgE level, such as atopic dermatitis or bronchial asthma. To evaluate the in vivo effect of IFN-$\gamma$ in bronchial asthma we tried a clinical study. Methods : Fifty bronchial asthmatics(serum IgE level over 200 IU/ml) who did not respond to inhaled or systemic corticosteroid treatment, and 17 healthy nonsmoking volunteers were included in this study. The CD 23 expressions of peripheral B-cells, the IL-4 activities of peripheral T-cells, the serum soluble CD23(sCD23) levels, and the superoxide anion(${O_2}^-$) generations by peripheral PMN were compared between bronchial asthmatics and normal subjects. The IL-4 activities of peripheral T-cells were analyzed by T-cell supernatant (T-sup)-induced CD23 expression from tonsil B-cells. In bronchial asthmatics the serum IgE levels and histamine $PC_{20}$ in addition to the above parameters were also compared before and after IFN-$\gamma$ treatment. IFN-$\gamma$ was administered subcutaneously with a weekly dose of 30,000 IU per kilogram of body weight for 4 weeks. Results : The ${O_2}^-$ generations by peripheral PMNs in bronchial asthmatics were higher than normal subjects($8.23{\pm}0.94$ vs $5.00{\pm}0.68\;nmol/1{\times}10^6$ cells, P<0.05), and significantly decreased after IFN-$\gamma$ treatment compared to initial values($3.69{\pm}0.88$ vs $8.61{\pm}1.53\;nmol/1{\times}10^6$ cells, P<0.05). CD23 expression of peripheral B-cells in bronchial asthmatics was higher than normal subjects($47.47{\pm}2.96%$, vs $31.62{\pm}1.92%$, P<0.05), but showed no significant change after IFN-$\gamma$ treatment. The serum sCD23 levels in bronchial asthmatics were slightly higher than normal subjects($191.04{\pm}23.3\;U/ml$ vs $162.85{\pm}4.85\;U/ml$), and 11(64.7%) of 17 patients showed a decreasing pattern in their serum sCD23 levels after IFN-$\gamma$ treatment. However the means of serum sCD23 levels were not different before and after IFN-$\gamma$ treatment. The IL-4 activities of peripheral T-cells in bronchial asthmatics were slightly higher than normal subjects($22.48{\pm}6.81%$ vs $18.90{\pm}2.43%$), and slightly increased after IFN-$\gamma$ treatment($27.90{\pm}2.56%$). Nine(60%) of 15 patients showed a decreasing pattern in their serum IgE levels after IFN-$\gamma$ treatment. And the levels of serum IgE were significantly decreased after IFN-$\gamma$ treatment compared to initial values ($658.67{\pm}120.84\;IU/ml$ vs $1394.32{\pm}314.42\;IU/ml$, P<0.05). Ten(83.3%) of 12 patients showed an improving pattern in bronchial hyperresponsiveness after IFN-$\gamma$ treatment, and the means of histamine $PC_{20}$ were significantly increased after IFN-$\gamma$ treatment compared to initial values ($1.22{\pm}0.29mg/ml$ vs $0.69{\pm}0.17mg/ml$, P<0.05). Conclusion : Our results suggest that IFN-$\gamma$ may be useful as well as safety in the treatment of bronchial asthmatics with high serum IgE level and that in vivo effects of IFN-$\gamma$ may be different from its in vitro effects on the regulations of IgE synthesis or the respiratory burst of PMN.
연구배경 : 기관지천식의 병태생리중 IgE의 합성 및 조절에 IL-4가 중요한 역할을 하며, IFN-$\gamma$는 이러한 IL-4의 작용을 길항하는 것으로 알려져 있다. 이를 근거로 최근에 IFN-$\gamma$를 아토피 피부염등 IgE가 높은 알레르기성 질환의 치료에 이용하고자 하는 임상적 시도가 있는데, 아직 기관지천식에 대한 임상적 시도는 별로 보고되어 있지 않다. 그러나 IFN-$\gamma$는 in vitro에서 말초혈액 다형핵구나 단핵세포에 의한 독성산화물 생성을 증가시킨다는 보고도 있어, 실제 임상에서 IFN-$\gamma$ 치료의 임상적 효과는 확실하지 않다. 이에 저자들 IL-4 매개성 IgE 생성에 대한 IFN-$\gamma$의 길항작용에 기초하여, IgE가 정상범위보다 높은 기관지천식 환지들에서 in vitro 에서와 같이 in vivo 에서도 IFN-$\gamma$가 IgE 생성을 억제하는지 여부와, 그 결과로 임상적 치료효과를 나타내는지에 대해 관찰하는 한편, 다형핵구의 독성산화물 생성능에 미치는 영향은 in vitro의 경우와 어떻게 다른지에 대해서 관찰하였다. 대상 및 방법 : IgE가 200IU/ml 이상이고 정규적인 부신피질호르몬 치료에 반응을 보이지 않는 기관지천식 환자 50명과 정상인 17명을 대상으로, 혈중 CD23+ B-상층액 발현도, sCD23 농도, T-상층액의 IL-4 activity, 다형핵구에 의한 과산화 음이온 생성능등을 측정한 후, 환자군과 정상군간의 차이를 비교하고, 환자군에 대해서는 상기 검사외에 혈중 IgE 농도 및 histamine $PC_{20}$등을 함께 측정하여 IFN-$\gamma$ 치료전후의 변화를 관찰하였다. IFN-$\gamma$ 치료는 체중당 30,000IU를 매일 4주간 피하주사하였다. 결 과 : 다형핵구의 ${O_2}^-$ 생성능 환자군의 다형핵구는 정상군의 다형핵구에 비해 ${O_2}^-$생성능이 높았다(P<0.05). IFN-$\gamma$ 치료후 추적이 가능했던 환자들에서는 IFN-$\gamma$ 치료후에 다형핵구의 ${O_2}^-$ 생성능이 현저하게 감소하였다(P<0.05). 다형핵구 배양시간에 따라 자연적인 ${O_2}^-$ 생성능 및 PMA 혹은 fMLP 자극에 의한 ${O_2}^-$ 생성능을 관찰하였을 때에도, 배양시간 및 자극제의 종류와 무관하게 IFN-$\gamma$ 치료후가 치료전에 비해 ${O_2}^-$ 생성능이 감소하는 경향을 보였다. IFN-$\gamma$ 치료전의 환자군의 말초혈액내 CD23+ B-상층액의 발현도는 정상군에 비해 현저히 높았으나(P<0.05), 치료후 추적검사가 가능하였던 15명의 환자들에서 치료전후에 의미있는 변화를 나타내지는 않았다. IFN-$\gamma$ 치료전의 환자군의 혈청내 sCD23 농도는 정상군에 비해 다소 높은 경향을 보였으며, 이중 치료 후 추적검사가 가능하였던 17명의 환자들중 11명(64.7%)에서 치료후에 혈청 sCD23 농도가 감소되었다. T-상층액의 IL-4 activity는 정상군에 비해 환자군에서 다소 높은 경향을 보였는데, IFN-$\gamma$ 치료후에는 큰 변화를 보이지 않았다. IFN-$\gamma$ 치료후 혈청 IgE 농도의 추적검사가 시행되었던 환자 15명 중 9명(60%)에서 치료후 혈청 IgE 농도가 유의하게 감소되었다(P<0.05). IFN-$\gamma$ 치료에 따른 기관지과민반웅의 변화는 모두 12명의 환자에서 관찰되었는데, 이중 10명(83.3%)에서 IFN-$\gamma$ 치료후 histamine $PC_{20}$가 유의하게 호전되는 소견을 보여주었다(P<0.05). 결 론 : 이상의 연구결과 IFN-$\gamma$는 IgE가 높은 기관지천식 환자의 치료에 유용할 것으로 추측되며, in vivo에서의 IgE 합성 및 조절기전과 이에 대한 IFN-$\gamma$의 역할을 보다 명확하게 규명하기 위한 노력이 필요할 것으로 생각된다.
(Department of Internal Medicine, Catholic University Medical College)
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