The Correlation between TGF-beta 1 Blood Levels and the Formation of Bullae in Patients with Spontaneous Pneumothorax

Background: The overexpression of transforming growth factor-beta 1 receptor II (TGF-${\beta}1$RII) and transforming growth factor-beta 1 (TGF-${\beta}1$) ligand may be involved in the formation of a bulla. In this study, we tested if serum TGF-${\beta}1$ ligand levels correlated with the expression level of TGF-${\beta}1$RII and TGF-${\beta}1$ in bullous tissues from patients with spontaneous pneumothorax. Material and Method: Bullous lung tissues and blood samples were obtained from 19 patients with spontaneous pneumothorax, 18 males and 1 female, aged 17 to 35 years old. The bullous tissues were obtained by video-assisted thoracic surgery (VATS), fixed in formalin, embedded in paraffin, and cut into $5{\sim}6{\mu}m$ thick slices. Sections were immunohistochemically stained with primary antibodies against TGF-${\beta}1$ or TGF-${\beta}1$RII, and serum levels of TGF-${\beta}1$ in patients and normal controls was measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Result: Of the 19 patients, 16 were TGF-${\beta}1$ positive and 10 were TGF-${\beta}1$RII positive. Among the 16 TGF-${\beta}1$ positives, 9 were also TGF-${\beta}1RII$ positive. As seen previously, strong immunohistochemical staining of TGF-${\beta}1$RII and TGF-${\beta}$ was detected in the boundary region between the bullous and normal lung tissues. Average TGF-${\beta}1$ blood levels of both TGF-${\beta}1$ and TGF-${\beta}1$RII positive patients was $38.36{\pm}16.2ng/mL$, and that of five controls was $54.06{\pm}15ng/mL$. Conclusion: These results suggest that overexpression of TGF-${\beta}1$ and TGF-${\beta}1$RII expression may be involved in the formation of bullae. TGF-${\beta}1$ blood levels in patients with primary spontaneous pneumothorax is lower than normal people, suggesting that the high level of local TGF-${\beta}1$ expression in the bullous tissue region, but not in the whole blood, may contribute more in the formation of bullae.

자연 기흉 환자의 혈액 내 TGF-beta 1 Ligand 양과 폐 기포 형성과의 연관관계에 대한 연구

배경: 저자들은 자연 기흉 환자의 폐 기포에서 transforming growth factor-beta 1 receptor II (TGF-${\beta}1$RII)와 transforming growth factor-beta 1 (TGF-${\beta}1$) ligand를 면역조직화학염색법으로 조사하여 상기 유전 물질이 과 발현되어 폐 기포 형성에 관여될 수 있음을 보고한 바 있다. 그러나 TGF-${\beta}1$ ligand는 혈액 내에도 존재하고 있으므로 혈액내의 TGF-${\beta}1$ ligand 양이 폐 기포 조직의 형성에도 관여가 될 수 있는 가능성 여부를 알아보기 위하여 연구를 하였다. 대상 및 방법: 자연 기흉으로 폐 기포 절제술을 실시한 환자 19명에서 폐 기포 조직과 혈액을 채취하였다. 대조군으로 25∼27세의 정상인 5명에서 혈액을 채취하였다. 획득된 폐 기포 조직은 formalin 용액에 고정하였으며 파라핀에 포매하여 $5{\sim}6{\mu}m$ 두께로 블록을 만들었으며 면역조직화학염색방법으로 염색하여 관찰하였다. 채취된 혈액에서 ELISA assay로 혈액내의 TGF-${\beta}1$의 양을 측정하였다. 결과: 19명 중 16명에서 TGF-${\beta}1$에 양성이었으며 10명에서 TGF-${\beta}1$RII에 양성의 소견을 보였다. TGF-${\beta}1$에 양성인 16명 중 9명에서 TGF-${\beta}1$RII에 양성으로 확인되었다. 강하게 염색된 부위는 폐 기포 조직과 정상 폐 조직의 경계선 부위였다. 폐 기포 조직에서 TGF-${\beta}1$과 TGF-${\beta}1$RII가 동시에 양성인 환자 9명의 혈액내의 TGF-${\beta}1$의 양은 $38.36{\pm}16.2ng/mL$이었으며 대조군은 $54.06{\pm}15ng/mL$이었다. 결론: 폐 기포를 갖는 수술 환자 군의 혈액내의 TGF-${\beta}1$의 양이 대조군보다 높지 않은 수치를 보이는 것으로 보아 혈액 내 TGF-${\beta}1$ 양은 폐 기포 형성에 직접적으로 관여될 가능성은 적고, 폐 조직에서 국소적으로 과 발현되는 TGF-${\beta}1$RII and TGF-${\beta}1$ ligand가 폐 기포 형성에 더 많이 관계하는 것으로 예상한다.