Plasma G-CSF and GM-CSF Concentration and Amount of Their Receptors on the Granulocyte in Kawasaki Disease

Purpose : This study aimed to demonstrate the possible pathogenesis of granulopoiesis in patients of Kawasaki disease(KD) using quantitative analysis of G-CSF, GM-CSF and their CSFr. Methods : The plasma levels of G-CSF, GM-CSF, G-CSFr and GM-CSFr were studied in 14 patients in the acute phase of KD; 13 children with normal peripheral white blood cell counts were used as the normal control group. The plasma concentration of G-CSF, GM-CSF were analyzed by ELISA. The G-CSFr and GM-CSFr on the peripheral granulocytes were analyzed by a quantitative flow cytometric assay and QuantiBRITE, and the quantitative changes of receptors which did not combine with G-CSF and GM-CSF were measured. Results : The total number of leukocytes in KD was similar to normal control group, but the leukocytes increased according to the number of neutrophils. The plasma concentration of G-CSF were decreased similar to normal control group(P=0.133), but that of GM-CSF decreased more than the normal control group(P=0.227). The quantity of G-CSFr, GM-CSFr were revealed to be no less than the normal control(P=0.721, P=0.912). After incubation with excessive G-CSF, the expressed G-CSFr on the neutrophils were decreased in both groups(P=0.554). The quantities of expressions of GM-CSFr on the neutrophil after incubation with the excessive GM-CSF were always increased in both groups(P=0.255). The amount of GM-CSFr of neutrophils are in proportion to total white blood cells (r=0.788, P=0.035), but it wasn't in the case of KD(P=0.644). Conclusion : The leukocytosis in KD that mediated by increasing neutrophil was not correlated with the plasma concentrations of G-CSF and GM-CSF, and the amount of expression of G-CSFr and GM-CSFr on granulocyte. It is possible that the reduction of concentration of GM-CSF results by increasing the active GM-CSFr.

가와사키병 환아의 혈장내 G-CSF와 GM-CSF 농도 및 과립구에서의 이들 수용체의 발현 변화

목 적 : G-CSF와 GM-CSF는 과립구생성에 중요한 사이토카인으로서, 각각의 수용체(이하 G-CSFr과 GM-CSFr)에 결합하여 기능을 하게 되며, 이들 수용체들은 미성숙 골수 세포로부터 성숙된 말초 과립구까지 발현된다. 일반적으로 혈중 G-CSF와 GM-CSF의 농도 및 이들 수용체의 발현은 과립구가 증가하는 감염질환에서 변화한다고 알려져 있으나, 가와사키병에서 과립구 수 증가와 관련된 변화에 대해서는 아직 연구된 바가 없다. 본 연구에서는 가와사키병 환아와 정상아의 혈중 G-CSF와 GM-CSF의 농도를 측정하고 말초혈액의 과립구 표면에 존재하는 이들의 수용체를 정량분석 하였으며, 또한 수용체를 충분히 포화시킬 수 있는 과량의 CSF에 수용체를 노출시켰을 때 결합하지 않고 남은 수용체 발현양에는 어떤 변화가 있는 지를 분석하여 가와사키병 환자의 과립구 수 증가와 G-CSF와 GM-CSF 및 이들 수용체 변화의 관련성을 규명하고자 하였다. 방 법 : 정상 대조군으로서 비감염성질환으로 입원한 같은 연령대의 아동 중 말초혈액 백혈구 수 및 중성구 수가 정상인 아동 13명과 면역글로불린을 쓰기 전 급성기 초기의 가와사키병 환아 14명, 총 27명의 혈중 G-CSF와 GM-CSF의 농도를 측정하였고 세포표면 G-CSFr와 GM-CSFr의 발현양은 각각 항 G-CSF 수용체 단클론항체, 항 GM-CSF 수용체 단클론항체와 혼합 후 유세포 분석기를 이용하여 정량적으로 분석하였으며, 활동성 G-CSFr, GM-CSFr의 양적변화를 유세포 분석기를 이용하여 측정하였다. 결 과 : 가와사키병 환아의 총 백혈구 수는 정상대조군과 차이가 없었으나 중성구 수, 단핵구 수는 증가하였고 총 백혈구수는 중성구 수 증가에 따라 증가하였다. 혈중 G-CSF의 농도는 정상대조군과 유의한 차이가 없었으나 감소되어 있었고(P=0.133) 혈중 GM-CSF의 농도는 정상대조군에 비해 유의하게 감소되어 있었다(P=0.027). 가와사키병 환아의 중성구의 G-CSFr, GM-CSFr의 발현양은 정상대조군과 통계적으로 유의한 차이가 없었다(P=0.721, P=0.912). 수용체를 포화시키기에 충분한 과량의 CSF와 배양시킨 후 포화농도에도 결합하지 않은 수용체의 양을 측정하면 남은 수용체수는 감소하게 되는데, 가와사키병 환아에서 과량의 G-CSF에 배양한 후 감소된 중성구 G-CSFr의 발현양은 정상대조군과 유의한 차이는 없었고(P=0.554), 혈중 G-CSF 농도와는 무관하였으며(P>0.05) 혈중 GM-CSF 농도와 반비례하였다(정상아; r=-0.589, P=0.044, 가와사키병 환아; r=-0.946, P=0.004). 가와사키병 환아와 정상대조군에서 수용체를 포화시키기에 충분한 과량의 GM-CSF에 배양한 후 중성구의 GM-CSFr의 발현양을 분석한 결과는 발현이 증가된 소견을 보여(P=0.255) 항 GM-CSF항체가 항 G-CSF 항체와는 달리 GM-CSF와 그 수용체의 결합에 무관한 것으로 나타났다. 증가된 중성구의 GM-CSFr의 양은 정상아에서는 총 백혈구 수와 비례하였으나(r=0.788, P=0.035), 가와사키병 환아에서는 상관관계가 없었다(P=0.644). 결 론 : 가와사키병 환아의 백혈구 수 증가의 원인은 중성구 수의 증가로 보이고 G-CSF, GM-CSF의 농도는 감소되어 있었으며 G-CSFr, GM-CSFr 발현양 및 활동성 G-CSFr, GM-CSFr 발현양은 정상아와 유의한 차이가 없어서 이는 중성구 수 증가가 G-CSF, GM-CSF의 증가나 그 수용체 수 변동에 의한 것이 아닌 것으로 나타났고 GM-CSF 농도의 감소가 활동성이 있는 G-CSFr의 증가를 일으켜 가와사키병 급성기 총 백혈구 수 증가의 원인인 중성구 수 증가를 유도했을 가능성을 나타낸다.