Evaluation of the Cell-Mediated Immunity in Treatment Failure Pulmonary Tuberculosis

치료실패 폐결핵 환자의 세포성면역반응에 관한 연구

Background: Ineffective cell-mediated immune response in human tuberculosis is associated with a depressed Thl cytokine response and reduced production of IFN-$\gamma$. Most persons infected with Mycobacterium tuberculosis are healthy tuberculin reactors with protective immunity, but a minority with ineffective immunity develop extensive pulmonary tuberculosis. The cell-mediated immune response is an important aspect of host resistance to mycobacterial infection and is believed to be tightly regulated by a balance between Th1 cytokines including IFN-$\gamma$, IL-12, IL-18, regulated on activation, normal T cell expressed and secreted (RANTES) and Th2 counterparts such as IL-4, monocyte chemoattractant protein-l (MCP-l). Methods: Proliferation and mRNA expression of IFN-$\gamma$, RANTES and MCP-l by RT-PCR in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in response to in vitro stimulation with mycobacterial antigens were compared in pulmonary tuberculosis patients with cured and treatment failure and in tuberculin-positive and tuberculin-negative healthy subjects. Results: Defective proliferative responsiveness to aqueous TSP antigen was involved with treatment failure tuberculosis patients. Aqueous TSP antigen-induced IFN-$\gamma$ and RANTES mRNA expression was decreased in treatment failure tuberculosis patients compared with healthy tuberculin reactors and cured tuberculosis patients (23.1 % versus 90.0% for IFN-$\gamma$ and 46.2% versus 70.0% versus 46.2% for RANTES). The frequency of MCP-l mRNA expression to aqueous TSP antigen in treatment failure tuberculosis patients was greater than in healthy tuberculin reactors and cured tuberculosis patients (76.9% versus 40.0%). Conclusion: The increasing expression of MCP-1 mRNA in response to aqueous TSP antigen might be predicted to favor Th1 responses and restricted Th1 responses in treatment failure of pulmonary tuberculosis.

연구배경: 결핵은 대식세포와 T 림프구가 주로 관여하는 세포성 면역에 의하여 발생되는 대표적인 질환이다. 특히 Th1 또는 Th2 림프구 가농에 의하여 이루어지는 면역반응의 결과에 따라 결핵균에 대한 감수성 또는 저항성이 결정된다. 본 연구는 치료실패 폐결핵환자의 말초혈액단핵구를 PPD 또는 수용성 TSP 항원으로 결핵의 보호면역과 관계가 있는 Th1 반응과 결핵의 감수성과 관계가 있다고 알려진 Th2 반응을 관찰하였다. 방법: 수용성 TSP 항원과 대조항원인 PPD 항원으로 건강인, 폐결핵으로 진단되어 단기치료지침에 의하여 균음 전화된 치료반응 환자 및 치료실패 환자의 말초혈액 단핵구를 대상으로 단핵구 증식반응과 Th1 반응 및 Th2 반응과 각각 관계가 있는 IFN-$\gamma$ 및 RANTES와 MCP-1 mRNA 발현 빈도를 역전사효소 중합효소연쇄반응으로 조사하였다. 결과: PPD 피부반응 양성 건강인 모두는 PPD 또는 TSP 항원에 의하여 자극지수 4 이상의 유의한 증식반응을 보였으나 PPD 음성 건강인 모두는 PPD 또는 TSP 항원에 의하여 자극지수 4 미만의 증식반응을 보였다. 치유된 환자는 80%의 증식반응을 보였으나 치료실패 환자는 PPD 에 의하여 30.8% 그리고 TSP 항원에 의하여 15.4% 만이 자극지수 4 이상의 유의한 증식반응을 보였다. 치유된 환자의 1FN-$\gamma$ mRNA 발현빈도는 90.0% 이었으나 치료실패 환자는 PPD 또는 TSP 항원에 의하여 23.1% 만이 유도되었다. PPD 양성 건강인의 말초혈액단핵구를 PPD, TSP 또는 PHA로 자극하면 RANTES가 모두 발현되었다. 치료실패 환자, PPD 피부반응 음성 및 치유된 환자를 PPD로 발현을 유도한 경우 각각 76.9%, 80.0%로 대상간에 차이가 없었다. 그러나 TSP 항원으로 유도하면 건강 대조군 및 치유된 환자에 비하여 치료실패 환자는 46.2%로 발현빈도가 유의하게 감소되었다. 또한 PHA로 자극한 경우에서도 치료실패 환자는 69.2%로 감소하여 IFN-$\gamma$ mRNA 발현율 감소 경향과 유사하였다. 치료실패 환자는 MCP-1의 발현빈도가 치유된 환자에 비하여 유의하게 증가되었다. 치료실패 환자에 있어서 PHA 자극의 53.8% 보다는 PPD 또는 TSP로 자극한 경우에 발현빈도가 각각 76.9%로 높았다. 그러나 PPD 양성 건강인 및 치유된 환자는 PPD 또는 TSP로 유도한 결과 40% 이었으며 PHA로 유도한 경우는 각각 80%와 90%로 결핵균 항원에서 낮은 발현 빈도를 보여 치료실패 환자와 상반되는 결과를 보였다. 결론: 치료실패 환자는 PPD 피부반응 양성 건강인 및 치유된 환자에 비하여 말초혈액단핵구의 증식능, 1FN-$\gamma$ 및 RANTES mRNA 발현빈도가 현저히 감소되어 Th1 반응이 억제되어 있었다. 반면에 MCP-1 mRNA의 발현빈도는 현저히 증가되어 Th2 반응의 증가로 결핵균 사균 능력이 치료실패 환자는 감소되어 있다고 생각된다.