The Significance of IL-10, IL-12, IFN-$\gamma$ and ADA in Tuberculous Pleural Fluid

결핵성 흉수에서 IL-10, IL-12, IFN-$\gamma$, ADA 측정의 의의

Background: Cell mediated immune response mediated by interaction between CD4+ T lymphocytes and macrophagies is thought to play an important role in tuberculous pleurisy. This interaction is dependent on the interplay of various cytokines. The immunologic response of tuberculous pleurisy is thought to depend on the balance between helper T cell(Th1) cytokine Interleukin-12, Interferon gamma and Th2 cytokine IL-4, IL-10. To understand immunologic mechanism in tuberculous pleurisy and evaluate diagnostic value of these cytokines, the concentrations of Th1 cytokine IL-12, IFN -$\gamma$ and Th2 cytokine IL-10 were measured in tuberculous pleurisy and malignant pleural effusion group. Material and Methods: The concentrations of IL-10, IL-12 and IFN-$\gamma$ were measured by ELISA method in pleural fluids and serums of 20 patients with tuberculous pleurisy and 20 patients with malignant pleural effusion ADA activities were measured by spetrophotomery in pleural fluids of both groups. Results: In tuberculous pleurisy, the mean concentrations of IL-10, IL-12 and IFN-$\gamma$ of pleural fluids showed $121.3{\pm}83.7$ pg/mL, $571.4{\pm}472.7$ pg/mL and $420.4{\pm}285.9$ pg/mL. These were significantly higher than that of serum, $21.2{\pm}60.9$ pg/mL, 194.5 pg/mL, $30.1{\pm}18.3$ pg/mL respectively(p< 0.01). In malignant pleural effusion, the mean concentrations of IL-10, IL-12 and IFN-$\gamma$ of pleural fluids showed $88.4{\pm}40.4$ pg/mL, $306.5{\pm}271.1$ pg/mL and $30.5{\pm}54.8$ pg/mL respectively. Compared with that of serum ($43.4{\pm}67.2$ pg/mL, $206.8{\pm}160.6$ pg/mL, $14.6{\pm}3.3$ pg/mL), only IL-10 was significantly higher (p<0.001), but IL-12, IFN-$\gamma$ were not significant. In tuberculous pleural effusion compared with malignant pleural effusion, the concentration of IL-12, IFN-$\gamma$, ADA were significantly higher (p=value 0.046, <0.001, <0.001), but IL-10 was not significant. For differential diagnosis of tuberculous pleurisy from malignant pleural effusion, using cut-off value of IL-12, IFN-$\gamma$, ADA as 300 pg/mL. 100 pg/mL, 45 U/L, the sensitivity/specificity were 60%/70%, 90%/87.5%, 85%/90% respectively. Conclusion: In tuberculous pleurisy, IL-10, IL-12 and IFN-$\gamma$ were selectively concentrated highly in pleural space than serum. Compared with malignant pleural effusion, IL-12 and IFN-$\gamma$ were significantly higher, but IL-10 were not in tuberculous pleural effusion. The results suggest that Th1 pathway contributes to immune resistant mechanism in tuberculous pleurisy. IFN-$\gamma$ and ADA revealed useful methods of differential diagnosis in tuberculous pleurisy from malignant pleural effusion.

연구배경: 결핵성 흉막염은 면학적으로 흉강내에 국소적으로 활성화된 CD4+ T림프구와 대식세포가 관여하는 세포매개면역이 중요한 역할을 하며 이들의 상호작용은 다양한 사이토카인에 의해 좌우된다고 알려져 있다. 특히 helper T cell type 1 (Th1) 사이토카인인 IL-12 및 IFN-$\gamma$와 Th2 사이토카인인 IL-4 및 IL-10간의 균형이 세포매개반응의 정도를 결정한다고 생각되고 있다. 본 연구는 세포매개면역반응의 지표로서 Th1 사이토카인인 IL-12, IFN-$\gamma$와 이들과 길항적으로 작용한다고 알려져있는 Th2 사이토카인 중 IL-10이 결핵성 흉수내에 어떻게 표현되는지를 검사하여 대조군인 악성 흉수와 비교함으로써 결핵성 흉막염의 변역학적 기전을 이해하는데 도움이 되고자 하였으며 아울러 사이토카인의 진단적 유용성을 알아보고자 하였다. 방 법: 각 20명의 결핵성 흉막염과 악성 흉막염 환자를 대상으로 흉수와 혈장에서 IL-10, IL-12, IFN-$\gamma$를 측정하고 흉수에서의 ADA를 측정하여 비교하였다. 사이토카인은 대상환자의 혈액과 흉수를 원심분리하여 얻은 상층액을 ELISA 방법으로 측정하였고 ADA 활성도는 비색법으로 측정하였다. 결 과: 결핵성 흉막염 환자에서 흉수의 IL-10, IL-12, IFN-$\gamma$의 농도는 $121.3{\pm}83.7$ pg/mL, $571.4{\pm}472.7$ pg/mL, $420.4{\pm}285.9$ pg/mL로 혈장의 $21.2{\pm}60.9$ pg/mL, $194.5{\pm}67.6$ pg/mL, $30.1{\pm}18.3$ pg/mL 보다 모두 유의하게 높았다 (p<0.01). 악성 흉막염 환자에서 흉수의 IL-10, IL-12, IFN-$\gamma$의 농도는 $88.4{\pm}40.4$ pg/mL, $306.5{\pm}271.1$ pg/mL, $30.5{\pm}54.8$ pg/mL로 혈장의 $43.4 {\pm}67.2$ pg/mL, $206.8{\pm}160.6$ pg/mL, $14.6{\pm}3.3$ pg/mL와 비교하였을때 IL-10 만이 유의하게 높았고 (p<0.001) IL12, IFN-$\gamma$에선 유의한 차이가 없었다. 결핵성 흉막염과 악성 흉막염 환자의 흉수에서의 농도를 비교하였을 때 IL-12, IFN-$\gamma$, ADA는 결핵성 흉막염에서 유의하게 높았으나 (p=0.046, <0.001, <0.001) IL-10은 유의한 차이가 없었다. 결핵성 흉수염을 악성 흉수염과 감별하는데 있어 IL-12, IFN-$\gamma$, ADA의 기준을 각각 300 pg/mL, 100 pg/mL, 45 U/L으로 하였을때 민감도/특이도는 IL-12에서 60%/70%, IFN-$\gamma$에서 90%/85%, ADA 에서 85%/90%였다. 결 론: 결핵성 흉수에서 흉강내에 Th1 사이토카인인 IL-12, IFN-$\gamma$와 함께 IL-10이 증가되어 있었고 악성흉수와 비교했을때 IL-12, IFN-$\gamma$는 유의하게 증가되어 있었으나 IL-10은 의의가 없었다. 따라서 결핵성 흉막염의 면역기전에 Th1 경로의 세포매개변역반응이 주로 관여함을 확인할 수 있었고 국소적인 IL-10 증가의 임상적 의의는 추후의 연구가 필요할 것으로 생각된다. 또한 IFN-$\gamma$와 ADA는 결핵성 흉수와 악성 흉수와의 감별에 유용한 진단법으로 생각된다.