교신저자：황규성, 405-760 인천광역시 남동구 구월동 1198  가천의과대학교 길병원 이비인후과학교실
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서     론

   알레르기비염은 제 I 형 면역반응의 일종으로 천식과 유사한 병태생리적 과정에 의해 여러 증상이 나타난다. 이런 면역반응이 촉발되기 위해서는 환경적인 요인과 더불어 유전적 요인도 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 즉, 알레르기 비염환자는 같은 환경에서 동일한 항원에 노출된 경우에도 정상인과 비교하여 항원에 대한 감수성이 높으며 이러한 차이는 유전적인 요소에 의할 것으로 생각된다.
   반응성 산화물을 형성하는 산화스트레스는 염증반응에서 중요한 요소이다.¹⁾²⁾ 모든 개체에는 반응성 산화물을 중화시켜 독성을 없애는 산화방어체계가 있으며 그 처리 능력에는 차이가 있다. 이러한 세포방어체계의 일종인 Glutathione S-transferase(GSTs) 유전자군은 환원된 glutathione과 여러 전기 친화성 물질들간의 결합을 촉매하여 산화성 세포독성물질이나 발암성 물질에 의해서 유발되는 손상으로부터 세포를 보호하는 기능을 한다.³⁾⁴⁾
   GSTs은 alpha(GSTA), mu(GSTM), pi(GSTP), theta, sigma, kappa형으로 나누어 진다.⁵⁾ GSTP1은 5번 엑손(exon)의 105번 코돈(codon)에서 일반형(wild type)인 isoleucine(Ile)이 돌연변이형(mutant type)인 valine(Val)으로 바뀌는 다형성(isoleucine105valine)과 6번 엑손의 114번 코돈에서 alanine(Ala)이 valine(Val)으로 바뀌는 다형성(alanine114valine)이 알려져 있다.⁶⁾ 이 효소의 활동성은 소수성 기질결합 위치에 있는 105번 대립 유전자(allele)의 치환에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있으며⁷⁾ 105Val allele을 가지는 개체는 105Ile allele을 가지는 개체보다 폐암발병률이 높은⁸⁾ 반면 오히려 발암성 물질인 방향성 에폭사이드(aromatic epoxides)의 대사에서 더 높은 분해성을 가지며 천식의 발생 위험성을 줄인다는 보고가 있다.⁹⁾ 이러한 효소의 다형성은 효소 활성도의 변동을 유발하고 반응성 산화물 대사과정의 변화를 초래하여 알레르기비염 발생에 영향을 미칠 가능성이 있다.
   본 연구는 알레르기 비염환자를 대상으로 중합효소 반응을 이용하여 GSTP1의 다형성을 유전 분석하였으며 대조군과 비교하여 이러한 GSTP1의 다형성이 알레르기비염 발생에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

대  상
   알레르기비염 환자는 첫째, 3개월 이상 재채기, 비루, 비폐색, 가려움증 등의 알레르기 비염의 증상이 있고 둘째, 집먼지진드기(D. pteronyssinus, D. farinae)에 대한 피부 반응검사에서 양성이며 셋째, 총 혈청 IgE이 100 IU/ml 이상이고 넷째, 집먼지진드기에 대한 RAST(radioallergosorbent test)에서 양성으로 나온 환자로 정의 하였다. 환자의 연령분포는 15세에서 59세로 평균연령은 27.2±12.2세였고 남자는 95명, 여자는 54명으로 총 149명이었다. 정상 대조군은 정상 비내시경 소견과 알레르기비염의 가족력과 다른 비질환이 없으며, 집먼지진드기에 대한 피부 반응검사 및 RAST에 대해 음성인 사람을 대상으로 하였다. 연령분포는 18세에서 58세로 평균연령은 29.2±12.4세였고 남자는 98명, 여자는 58명으로 총 156명이었다. 대조군과 실험군간 연령과 남녀비는 통계학적 차이가 없었다. 

방  법
   혈액에서 DNA를 추출하여 PCR-RFLP(polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism) 방법으로 GSTP1의 다형성을 분석하였다.
PCR과 Alw26I 제한효소를 이용한 RELP법을 사용하여 GSTP1 유전자형을 판정하였다. PCR용 시발물질(primer)는 GSTP1을 위한 2306 bp에서 시작되는 5'-GTA GTT TGC CCA AGG TCA AG-3'과 2721 bp에서 시작되는 5'-AGC CAC CTG AGG GGT AAG-3'를 이용하였다. PCR은 게놈(genome) DNA 100 ng, 각 시발물질 11 pmol, 25 mM MgCl2를 포함하는 PCR 완충용액 1.5 μl와 0.5 U AmpliTaq Gold, dNTP 혼합물 1.5 μl를 섞어 총 용량을 15 μl로 하였다. 첫 변성(initial denaturation) 단계는 95℃에서 12초간 시행하였고, 그 후 15주기 동안의 PCR은 변성(denaturation) 95℃ 30초, 소환(annealing) 58℃ 30초, 연장(elongation) 72℃ 60초였다. 이어서 증폭(amplification) 반응을 25 회 하였으며 이때의 조건은 변성(denaturation) 95℃ 30초, 소환(annealing) 55℃ 30초, 연장(elongation) 72℃ 60초였다. 증폭반응에 이어 1회의 연장(elongation) 반응을 72℃에서 5분 동안 실시하였다. PCR 산물을 Alw26I 제한효소로 37℃에서 2시간 반응시킨 후 3.5% Ultrapure Agarose gel에서 전기 영동시켜 329, 104 bp band가 보이는 경우를 Ile/Ile type으로 222, 107 bp band가 보이는 경우를 Val/Val type으로 329, 222, 107, 104 bp band가 보이는 경우를 Val/Ile type으로 판정하였다.

통계분석
   각 군간의 allele의 분포와 빈도수는 χ² test를 이용하여 비교하였고 통계학적 유의성은 p<0.05로 정하였다.

결     과

   GSTP1의 5번 엑손의 105번 대립유전자(allele)의 다형성은 알레르기비염 환자군에서 Ile/Ile(Ile homozygote：homozygous wild) 이 106예(71.1%), Ile/Val(heterozygote)이 42예(28.2%), Val/Val(Val homozygote：homozygous mutant)이 1예(0.7%)였고 정상대조군에서는 Ile/Ile이 100예(64.1%), Ile/Val이 45예(28.8%), Val/Val이 11예(7.1%)였다(Fig. 1). 환자군과 대조군 사이에 Ile/Ile형과 Ile/Val형에서는 유의한 차이가 관찰되지 않았으나 Val/Val형은 환자군에서 유의하게 적은 양상을 보였다(p=0.004)(Table 1).

고     찰

   본 연구에서는 5번 엑손의 105Ile homozygote가 알레르기비염 환자군과 대조군 모두에서 가장 많았고 극동지역에서는 아주 드문 것으로 알려져 있는 105Val homozygote는⁵⁾ 환자군에서는 1예, 대조군에서는 11예가 발견되었다. 또한 GSTP1유전자의 다형성 중 Val(105)/Val(105)유전형은 알레르기비염의 위험도가 낮게 나타났는데 이는 천식이나 아토피환자에서의 연구와 일치하는 결과이다. Fryer 등¹⁰⁾은 GSTP1유전자의 5번 엑손의 105번 대립유전자의 다형성에 관한 연구 중 대조군 보다 천식환자에서 유의하게 Val(105)/Val(105)의 빈도가 낮았다고 하였다. 즉 이러한 유전자형이 있는 경우가 GSTP1 Ile(105)/Ile(105)형태의 유전자 다형성을 가지고 있는 경우보다도 천식발생의 가능성이 6배 낮다고 하였다.¹⁰⁾ 기도과민반응의 정도도 Ile(105)/Ile(105)보다 Ile(105)/Val(105)가, 그보다 Val(105)/Val(105)가 더욱 경한 경향을 보여 Val(105)유전형이 GSTP1 효소의 활성도를 증가시킬 가능성이 제시되었다. Val(105)/Val(105)유전형이 다른 유전형에 비하여 알레르기 피부반응검사에서 양성반응을 보일 위험도는 교차비(odds ratio)가 0.26, 혈중 IgE가 100IU보다 높을 교차비가 0.10 정도라고 하였다.¹⁰⁾ 그러므로 알레르기 질환과 GSTP1유전자의 다형성이 관련이 있을 가능성이 높고 그 중에서도 Val(105)/Val(105)유전형이 다른 유전형에 비하여 알레르기 질환에 방어적인 유전형일 가능성이 높다. 그러나 현재까지의 연구들은 주로 천식환자에 대한 연구^10)11)12)였고 아토피질환과의 연관성에 대해서도 천식환자와 알레르기비염, 습진, 알레르기결막염 등의 환자들을 합하여 연구¹⁰⁾가 진행되어 알레르기비염환자만을 대상으로한 본 연구와 다르다. 또한 효소의 활성도나 유전형의 분포는 인종에 따라 다를 수 있는데 한국인에서 알레르기비염환자를 대상으로 GSTP1유전자의 다형성에 관한 연구로는 본연구가 최초이다.
   GSTs는 비강점막에서 pi형이 주요한 형태로 약 85%를 차지하며 일부 alpha형이 발견되었고 mu형은 거의 발견되지 않았다.¹³⁾ 또한 발견된 alpha와 pi형은 섬모원주상피(ciliated columnar epithelium)의 솔가장자리(brush border)에서 발견되어 GSTP1이 코에서 주요 GSTs로 작용할 가능성이 높다.¹⁴⁾ 이렇게 기도상피세포에서 발견되는 것은 폐에서의 연구에서도 나타나는데 GSTP1은 폐포세포, 폐포내 대식세포, 호흡 모세기관지 등에 많이 분포하는 반면 GSTM은 보다 적게 분포하고 기타 다른 GSTs 등은 폐에 분포하지 않기 때문에 GSTP1이 호흡상피에서 반응성 산화물의 중화작용에 가장 중요한 역할을 담당하는 것으로 여겨진다.¹⁵⁾
   GSTP1유전형에 따라서 만성 폐쇄성 폐질환이나 천식, 아토피질환들의 발병위험도가 차이가 나는 것에 대한 기전으로 각각의 유전형에 따라 반응성산화물에 대한 촉매기능에 차이가 있다는 것이 제시되고 있다. 오염물질에 의해 기도상피세포에서 생성되는 반응성 산화물은 대부분의 개체에서 효소나¹⁶⁾ 대식세포 등¹⁷⁾에 의해서 대사된다. 그러나 일부 아토피성향의 개체에서 반응성 산화물이 적절하게 대사되지 못한 경우 기도상피세포에 작용하여 화학주성인자의 분비, 염증세포침윤, 상피세포의 염증으로 인한 반응성산화물의 증가 등을 일으켜 기도염증이 더욱 심해지며 반응성산화물은 PGF2, LTB4, LTC4-E4 등의 아이코사노이드(eicosanoids)들을 증가시키고 PGE2, PGI2 등을 감소시켜 기도염증을 악화시키고 기도과민성을 증가시킨다.²⁾ GSTs는 반응성산화물로 인해 생성되는 독성물질에 대한 방어작용에 중요한 역할을 하고¹⁵⁾ 류코트리엔(leukotrienes)과 프로스타글란딘(prostaglandins) 생성을 줄이는 역할을 한다.¹⁸⁾ GSTP1유전자의 105번째위치에 Val이 있는 경우 Ile에 비하여 다환식 방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon)의 diol epoxide에 대한 촉매작용은 약 7배정도 높다.¹⁹⁾ 그러므로 105번째 위치에 Val이 있는 경우 반응성산화물을 감소시켜 그로 인한 기도과민성이나 염증을 줄일 수 있다.
   기도의 일부인 비강 내에서도 반응성 산화물에 대한 GSTP1의 다형성이 각기 다르게 작용할 것으로 추측할 수 있다. 본 연구에서는 알레르기비염 환자를 대상으로 GSTP1 5번 엑손의 105번 위치의 다형성 여부를 조사하였다. 105Val 유전자형이 환자군에서 유의하게 적었으나 Ile(105)/Ile(105)와 Ile(105)/Val(105)는 두 군간에 유의한 차이가 없었다. Val(105)/Val(105) 유전자형의 경우 다른 유전형에 비해 알레르기비염에 대한 odds ratio가 0.089로 낮게 계산되었다. GSTP1이 반응성 산화물의 해독작용에 중요한 역할을 하고 반응성 산화물은 알레르기염증을 일으키는 데 중요하기 때문에 GSTP1의 유전자 다형성중 Val(105)/Val(105) 유전자형은 반응성 산화물을 더 효과적으로 해독하여 염증반응을 줄일 수 있고 알레르기비염 발생의 방어적인 인자로 여겨진다. 본 연구에서 환자군과 대조군에서 모두 Ile(105)/Ile(105) 유전자형이 가장 많은 빈도를 보여 이 위치의 유전자형이 알레르기비염에 결정적인 유전형은 아니라고 생각된다. 알레르기 비염은 다양한 다형성을 포함한 많은 유전적인 요소가 관여할 것이고 Val(105)/Val(105) 유전형은 알레르기비염의 유전적인 요소 중 방어적인 인자의 한가지로 작용할 가능성이 있다.

결     론

   GSTP1의 다형성 중 Val(105)/Val(105)유전자형은 알레르기 비염에서는 감소되어 있고 대조군에서는 유의하게 증가되어 있는 것으로 보아 알레르기비염의 유전적인 요소 중 방어적인 인자의 한가지로 작용할 가능성이 있다.

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