Effect of CpG Oligodeoxynucleotides on Airways of Mice with Established Airways Inflammation

기도 염증이 유발된 생쥐에서 CpG Oligodeoxynucleotides가 미치는 효과

Purpose : Airways eosinophilia and increased IgE, characteristic features of asthma, result from a predominant Th2 response. In this study, we investigated the effect of CpG oligodeoxynucleotides (ODNs) on the inhibition of airways eosinophilia in mice with established airway inflammation. We also investigated the immunological mechanisms involved. Methods : Groups of BALB/c mice were sensitized intradermally with ovalbumin(OVA). At week 10, airway inflammation was induced by intranasal challenge of the mice with OVA. At week 14, the mice were challenged intranasally again with OVA in the presence and without the presence of CpG ODNs. Mice with saline administration served as negative controls. Bronchoalveolar lavage fluids(BALF) were obtained and eosinophils were counted. Th1 and Th2 cytokines in the spleen cell cultures were measured by ELISA. Serum OVA-specific IgE and IgG2a antibodies were also measured by ELISA. Results : BALF eosinophils were significantly inhibited in the CpG ODNs-treated mice(P<0.01). IgE and IgG2a levels increased significantly in both CpG ODNs-treated and untreated groups as compared to the negative control group; there was, however, no significant difference between the two groups four days after intranasal administration of CpG ODNs. Cytokine analysis revealed decreased production of IL-4, IL-5, and IL-13 and increased production of IL-12 in the CpG ODNs-treated group as compared to the untreated group. Interestingly, $IFN-{\gamma}$ levels were not upregulated in the CpG ODNs-treated group. Conclusion : CpG ODNs vaccination is a potentially useful approach for reversing airways eosinophilia in mice with established airways inflammation.

목 적 : 기관지 천식은 Th2 반응 우세로 인한 기도의 호산구증과 IgE 증가를 특징으로 하는 질환이다. 박테리아 DNA 혹은 합성 ODNs인 unmethylated CpG motifs(CpG)은 Th1 사이토카인인 $INF-{\gamma}$와 IL-12 유도와 Th2 사이토카인을 하강 조절하여 기도 내의 호산구증 및 전신적 IgE 생성을 억제하며, 메타콜린 흡입에 의한 기관지 과민성을 방지한다. 저자들은 기도 염증을 유발한 생쥐의 비강내에 합성 CpG ODNs의 점적 투여로 기도의 호산구증과 그 외 면역학적 기전에 대한 영향을 연구하고자 한다. 방 법 : BALB/c 생쥐에 주당 2번씩 면역보강제 없이 OVA를 $10{\mu}g$을 피하 주사하여 감작 시켰다. 10주째에 $50{\mu}g$ OVA를 백서의 비강내로 주입하여 기도 염증을 유도한 후, 4주 뒤인 14주째 다시 생쥐의 비강내에 OVA＋CpG ODNs과 OVA를 점적 흡입 주입하였다. 마지막 항원 유발(14주) 후 4일째에 기관지 폐포 세척액을 추출하여 세포를 염색한 후 호산구를 측정하였고 동시에 비장 세포를 배양하여 사이토카인 측정을 하였다. 비장 세포에서 OVA에 의해 생성된 사이토카인 즉 Th1($INF-{\gamma}$, IL-12), Th2(IL-4, IL-5, IL-13) 사이토카인을 ELISA에 의해 측정하였다. 혈청 항원 특이 IgE, IgG2a 또한 ELISA에 의해 측정하였다. 결 과 : 1) 기관지폐포 세척액의 호중구수 : CpG ODNs을 투여한 군이 7.6[5.8-9.4]%, CpG ODNs을 투여하지 않은 군이 42.0[38.2-44.6]%로 기도 염증 세포내의 호산구증을 현저히 억제시켰다(P<0.01). 2) 혈청 OVA-specific IgE와 IgG2a : CpG ODNs으로 투여한 군과 투여하지 않은 군에서 측정한 혈청 OVA-specific IgE와 IgG2a는 음성 대조군에 비해 현저히 증가하였고, CpG ODNs을 비강내 투여 후 4일째 측정한 혈청 OVA-specific IgE와 IgG2a 수치는 CpG ODNs 투여군과 비투여군 사이에 유의한 차이가 없었다. 3) 사이토카인 분석 : CpG ODNs으로 투여한 군은 투여하지 않은 군에 비해 IL-4, IL-5, IL-13의 생성이 감소하였고 IL-12 생성은 증가하였으나, $INF-{\gamma}$의 상향조절은 보여주지 못하였다. 결 론: CpG ODNs의 백신 접종은 면역반응을 조절하여 기도 염증이 형성된 생쥐에서 기도 호산구증을 감소시키는데 매우 효과적이며 천식 치료에 유용할 수 있을 것으로 사료된다.