SHP-1 결핍으로 유도된 알레르기 비염 마우스모델 : 알레르기 염증 모델과 비교 연구

Abstract

비용종이 동반된 만성 부비동염(chronic rhinosinusitis with nasal polyps, CRSwNP)의 호발 원인은 현재까지 명확하게 밝혀진 것이 없고, 지속적인 염증에 대한 병리학적인 이해도 미흡한 실정이다. 마우스 모델은 유전자 발현을 조절할 수 있다는 매우 큰 장점을 가지고 있으며 최근에는 만성 호산구성 부비동염을 유발할 수 있는 항원 노출 마우스 모델도 제작되었다. 본 연구에서 이 변종 마우스 모델에서 비염의 특징을 알아보고 그 특징들을 흔히 사용되는 알레르기 감작 모델과 비교해 보았다. 마우스 모델에서 호산구성 비부비동 염증에 대한 세부적인 연구는 인체의 CRSwNP에 대한 향후 연구 및 새로운 치료법의 방향을 설정하는 데 있어서 많은 도움이 될 것으로 생각된다. 자연발생 호산구성 비염 마우스 모델로서 mev 동형 접합 마우스(n = 12)를, 대조군으로 야생형 마우스의 같은 배 새끼(n = 11)를 설정하였다. BALB/c 마우스는 PBS 대조군(n = 13)과 계란 알부민 유발 알레르기 비염 모델(n = 11)로 사용하였다. 계란 알부민을 마우스의 비감작에 사용하였고 경인두 비강세척법을 이용하여 얻은 검체로 분자세포학적인 검사를 시행하였으며, 채취된 비점막으로 조직학적 검사를 시행하였다. RNA의 추출 및 실시간 PCR을 통하여 유전자에 대한 검사를 진행하였고 ELISA를 이용하여 eotaxin을 측정하였다.

1. 비강 세척액 내의 총 세포수는 알레르기 마우스 모델과 mev 마우스 모델을 각각의 대조군과 비교했을 때 모두 유의하게 높아진 결과를 보였다. 알레르기 마우스 모델과 mev 마우스 모델 두 군에서 모두 호산구수는 비슷한 수준까지 올랐다. 대조군과 비교하였을 때 대식 세포(macrophage)의 비중도 알레르기 마우스 모델과 mev 마우스 모델에서 모두 유의하게 증가된 양상을 보였다.

2. 조작되지 않은 C57BL/6군과 PBS로 자극된 BALB/c군은 비기도 염증의 증거나 상피세포의 변화가 관찰되지 않았다. 알레르기 비염 마우스와 mev 마우스에서는 호산구 증가증을 동반한 심한 염증 소견이 발견되었다. 고해상도에서의 침윤 호산구수가 대조군에 비해 알레르기 비염 마우스와 mev 마우스에서 유의하게 증가된 소견을 보였다. 대조군이나mev 마우스와 비교하여 알레르기 비염 마우스의 비갑개 상피는 유의하게 두꺼워져 있었으나, mev 마우스는 대조군과 비교하여 상피 리모델링의 증거가 발견되지 않았다.

3. IL-4는 알레르기 비염 마우스와 mev 마우스에서 모두 대조군에 비하여 유의한 증가를 보였다. 그러나 IL-13은 알레르기 비염 마우스에서만 유의하게 증가하였다.

4. Eotaxin은 알레르기 비염 마우스와 mev 마우스 두 군 모두에서 대조군에 비하여 유의한 증가를 보였다. BALB/c과 C57BL/6 마우스 대조군에서 비강 세척액내 eotaxin의 발현은 비슷한 수준을 보였다.

본 연구에서 새롭게 사용한 마우스모델 비강세척법은 이전의 방법에 비하여 쉽고 경제적이며 매우 우수한 수득률을 보였다. 또한 매우 유용하게 마우스모델의 염증 반응을 확인할 수 있는 좋은 방법이다. SHP-1은 비강점막의 면역조절에 중요한 역할을 하며 SHP-1이 결핍된 mev 마우스모델은 자연발생적 만성 호산구성 염증과 연관이 있으며 CRSwNP에 대한 연구에서 잠재적인 유용성이 많다. 알레르기 마우스모델보다 mev 마우스에서 호산구 침윤이 더 지배적이나 Th2 사이토카인의 발현은 그렇지 않았다. 본 연구는 CRSwNP이 다인자적 질환이고, 단지 하나의 동물모델로 인체 질환의 기능적, 형태적 특성을 모두 재현해낼 수는 없다는 점에서는 한계점이 있다. 그러므로 향후 인체질환에서 SHP-1의 역할에 대한 자세한 연구가 필요하다.|Eosinophilic inflammation is a significant characteristic of chronic rhinosinusitis with nasal polyps. Here, we describe a genetically mutant mouse that develops spontaneous nasal eosinophilic inflammation. These mice lack SHP-1 enzyme that down-regulates the IL-4Ra/stat6 signaling pathway. We compared nasal inflammation and inflammatory mediators in SHP-1 deficient mice (mev) and an ovalbumin-induced nasal allergy model. For obtaining samples of inflammatory cells from the nasal passages in allergic and mev mice, a novel technique of trans-pharyngeal nasal lavage was developed. Total and differential cell counts were assessed on cytospin preparations. Tissue mRNA expression for IL-4, IL-13 was determined by quantitative PCR. Eotaxin of the lavage fluid was estimated by ELISA. Total cells and eosinophils had increased in allergic and mev mice compared with controls. IL-4 expression was similarly increased in both allergic and mev mice. But expression of IL-13 and eotaxin was greater in the allergic mice than mev mice. Eotaxin was also significantly up-regulated in both group. The eosinophilic infiltrate is more predominant in the mev mice than allergic mice, but Th2 cytokine expression is not as pronounced. CRSwNP is a complex multifactorial condition, and it is unlikely that a single animal model can reproduce all of the functional and morphological features of the human disease state. Therefore, more detail study plan about the role of the enzyme SHP-1 in human nasal disease is needed in the future research.; Eosinophilic inflammation is a significant characteristic of chronic rhinosinusitis with nasal polyps. Here, we describe a genetically mutant mouse that develops spontaneous nasal eosinophilic inflammation. These mice lack SHP-1 enzyme that down-regulates the IL-4Ra/stat6 signaling pathway. We compared nasal inflammation and inflammatory mediators in SHP-1 deficient mice (mev) and an ovalbumin-induced nasal allergy model. For obtaining samples of inflammatory cells from the nasal passages in allergic and mev mice, a novel technique of trans-pharyngeal nasal lavage was developed. Total and differential cell counts were assessed on cytospin preparations. Tissue mRNA expression for IL-4, IL-13 was determined by quantitative PCR. Eotaxin of the lavage fluid was estimated by ELISA. Total cells and eosinophils had increased in allergic and mev mice compared with controls. IL-4 expression was similarly increased in both allergic and mev mice. But expression of IL-13 and eotaxin was greater in the allergic mice than mev mice. Eotaxin was also significantly up-regulated in both group. The eosinophilic infiltrate is more predominant in the mev mice than allergic mice, but Th2 cytokine expression is not as pronounced. CRSwNP is a complex multifactorial condition, and it is unlikely that a single animal model can reproduce all of the functional and morphological features of the human disease state. Therefore, more detail study plan about the role of the enzyme SHP-1 in human nasal disease is needed in the future research.