화상환자에서 면역억제 기전 = Mechanism of Immune Deficiency in Patients with Burn
목적 : 본 연구는 화상환자에서 면역이상의 기전을 조사코져 T-세포의 활성을 나타내는 가용성 interleukin-2 수용체(IL-2R), 대식세포의 활성을 나타내는 neopterin, tumor necrosis factor(TNF) 및 interleukin-6 (IL-6), 그리고 호중구의 활성을 반영하는 elastase-α1-antitrypsin을 측정하였다. 또한 lipopolysaccharide(LPS)가 이들 면역세포의 활성화에 미치는 영향을 조사하였다.
대상 및 방법 : 30예의 화상환자를 대상으로 화상후 1일, 7일, 14일, 21일, 28일에 각각 혈액을 채취하여 혈청중 가용성 IL-2R, TNF, IL-6, 그리고 elastase-α1-antitrypsin은 각각 효소면역법으로, 혈청중 neopterin은 radioimmunoassay법으로 측정하였다. LPS가 말초 단핵세포에 미치는 영향은 역전사 중합효소 연쇄반응을 통하여 각종 cytokines의 mRNA 발현을 측정하였다.
결과 : 화상환자에서 혈청중 가용성 IL-2R은 화상후 1일째부터 대조군에 비하여 유의성 있게 증가되어 7일과 14일째에 최고치를 나타냈으며 그 이후에는 다소 감소하였으나 대조군보다는 유의한 증가를 나타냈다. 화상환자를 중화상, 중등도화상, 경도화상으로 분류하여 혈청중 가용성 IL-2R 치를 비교해본 결과 중증 화상일수록 더욱 높은 치를 나타냈다. 화상환자에서 혈청중 neopterin 역시 화상후 1일째부터 증가되어 전 관찰기간 동안 대조군에 비해 유의한 높은 치를 나타냈다. 경도화상과 중등도 화상에서는 서로 유의한 차이를 보이지 않았으나 중환자에서는 경도 혹은 중등도 화상환자에 비해 유의한 증가를 보였다. 화상환자에서 혈청중 TNF 농도는 화상후 1일부터 증가되어 관찰전기간에 걸쳐 유의한 증가를 나타냈으며 중등도 화상환자에서 가장 높은 치를 보였다. 혈청중 IL-6치 역시 화상 전기간에 걸쳐 대조군보다 유의한 증가를 나타냈으며 중화상 환자에서 가장 높은 치를 나타냈다. 화상은 또한 혈청중 elastase-α1-antitrypsin 농도를 현저히 증가시켰다. 즉 화상후 1일에 elastase-α1-antitrypsin 농도는 정상인보다 5배 높았으며 그 이후 약 4주간 계속 높은 농도를 유지하다가 환자가 회복되면서 감소하는 경향을 나타내었다. 중등도화상 및 중화상환자의 혈청중 elastase-α1-antitrypsin 농도는 경도 화상환자에서 비해 유의한 증가를 보였다. 한편 화상환자에서 면역이상을 초래하는 주된 요인으로 여겨지는 lipopolysaccharide는 면역세포를 총체적으로 활성화시켜 IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, TNF, IFN-γ, TGF-β, GM-CSF, IL-2R의 유전자발현을 현저히 증가시켰다.
결론 : 화상환자에서 T-세포, 대식세포, 호중구의 활성화를 반영하는 가용성 IL-2R, neopterin, ,TNF, IL-6, elastase-α1-antitrypsin치가 혈중에 증가되어 있으며 화상의 정도가 심할수록 더 높았다.
Cell-mediated immunity frequently becomes severely impaired after thermal injury. However, the cause of postburn immune dysfunction is unclear and controversy exists over both pathophysiology and clinical relevance of these abnormalities. This study was undertaken to investigate the immune responses in vivo of patients with burn. Levels of soluble IL-2R, a sensitive marker of T-cell activation, levels of serum TNF, IL-6, and neopterin, an index of macrophage activation, and levels of serum elastase-α1-antitrypsin, an index of neutrophil activation, were measured in serial serum samples taken from 30 burned patients.
In patients with burn, soluble IL-2R levels were increased over a 4-week interval with peak concentrations reached during the 2nd week after burn. Patients with severe burn showed a higher soluble IL-2R levels than those with mild or moderate burn. In addition soluble IL-2R significantly correlated with burn size. The levels of serum neopterin were already increased at the first day following burn, and remained at a high level throughout the total period studied (28 days). Patients with severe burn showed significantly higher concentration of serum neopterin than mild or moderate burn. There was positive relationship between the burn sizes and the levels of neopterin. A significant positive correlation was also found between serum soluble IL-2R levels and neopterin levels in burn patients. Levels of serum TNF and IL-6 were also significantly increased over a 4-week interval in burn patients. The levels of serum elastase-α1-antitrypsin were also already increased at the first day following burn, and remained at a high level over a 4-week. Patients with moderate or severe burn showed significantly higher concentration of serum elastase-α1-antitrypsin than those with mild burn. There was no significant relationship between the burn extent and the level of elastase-α1-antitrypsin. LPS increased the transcription of all the cytokines we examined in peripheral mononuclear cells, i.e., IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5_IL-6, IL-8, IL-10, TNF, TGF-β, GM-CSF, and IL-2R.
We conclude that soluble IL-2R, neopterin, TNF, IL-6, and elastase-α1-antitrypsin might be useful parameters for monitoring of the clinical course in burn patients. Moreover, they indicate that T-cell, macrophage, and neutrophil activation might play the central role in the pathogenesis of the immuno-logic and metabolic disturbance that follows thermal injury.
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