천식 기도염증에서 단쇄지방산의 영향

Abstract

천식은 전 세계적으로 가장 흔한 만성 호흡기 알레르기 질환으로 지난 수십 년간 유병률이 빠르게 증가하였다. 세균감염과 같은 미생물의 영향이 관여할 것으로 보고 되고 있으나 기전에 대한 이해는 부족한 실정이다. 장 마이크로바이옴 연구를 통하여 장에 존재하는 혐기성 균에서의 발효물질인acetate, propionate, butyrate 등의 SCFA가 수지상 세포의 활성화에 영향을 주어 Th2세포로의 분화를 줄이고 이로 인한 레르기 기도염증의 발생도 감소시킨다는 보고가 있다. 기관지와 폐 등 호흡기에서도 마이크로바이옴 분포가 확인되었고 정상인과 차이를 보이는 천식 기도의 마이크로바이옴이 보고되고 있으나, 아직 기도염증에 미치는 영향과 기전에 대하여서는 연구결과가 일관되지 않는다. 이러한 마이크로바이옴 변화가 어떤 기전에 의하여 천식 기도염증에 영향을 미치는지 알려진 바 없으며, 단쇄지방산이 호흡기에서의 발현과 기도염증에 미치는 영향과 기전에 대한 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 마이크로바이옴 대사산물인 단쇄지방산(short chain fatty acid, SCFA)을 사용하여 천식 모델에서의 항염증 효과를 알아 보기위해 천식마우스 모델에서 단쇄지방산을 기도 내 투여 시 기도염증 표현형의 변화와 세포 천식모델에서 단쇄지방산의 염증성 사이토카인 발현과 면역반응에 미치는 영향 분석하고자 한다. 동물실험에서 천식 모델에서의 SCFA는 기도 질환의 효과에 대해 설명하기 위해 기도 내 단쇄지방산을 종류별로 국소 투여하였을 때, 폐에 침윤된 염증세포가 감소하였으며, 기관지폐포세척액(bronchoalveolar lavage)에서의 염증세포 중 총 염증세포수와 호산구의 수가 감소하였다. 또한 메타콜린을 흡입시켜 기도 내 저항을 평가하였을 때, 단쇄지방산을 투여한 군에서 대조군에 비슷한 양상을 볼 수 있었으며, 혈청 내 난알부민 특이적인IgE와 인플라마좀 사이토카인인 인터루킨 1-베타 정도를 평가하였을 때 단쇄지방산을 투여한 군이 천식모델에 비하여 현저하게 감소하였다. 세포 천식모델에서 기관지 상피세포인 BEAS-2B 세포에 집먼지진드기(HDM)로 염증을 유발시키고 단쇄지방산의 항염증 효과를 평가하였을 때, 인플라마좀 사이토카인인 인터루킨 1-베타의 농도가 감소하였다. 따라서 단쇄지방산(short chain fatty acid, SCFA)이 천식모델에서 천식의 대표적인 증상인 기도과민성을 감소시키고, 혈청 내 IgE와 염증성 사이토카인인 인터루킨1-베타의 감소시켜 염증면역반응에 관여하여 염증이 완화하는 것을 증명하였다.