The Value of Interleukin-12 as an Activity Marker of Pulmonary Sarcoidosis

폐유육종증의 활동성 지표로서 IL-12의 효용성에 관한 연구

Background: Sarcoidosis is a chronic granulomatous inflammatory disease of unknown etiology often involving the lungs and intrathoracic lymph nodes. The natural course of sarcoidosis is variable from spontaneous remission to significant morbidity or death. But, the mechanisms causing the variable clinical outcomes or any single parameter to predict the prognosis was not known. In sarcoidosis, the number and the activity of CD4 + lymphocytes are significantly increased at the loci of disease and their oligoclonality suggests that the CD4 + lymphocytes hyperreactivity may be caused by persistent antigenic stimulus. Recently, it has been known that CD4+ lymphocytes can be subdivided into 2 distinct population(Th1 and Th2) defined by the spectrum of cytokines produced by these cells. Th1 cells promote cellular immunity associated with delayed type hypersensitivity reactions by generating IL-2 and IFN-$\gamma$. Th2 cells playa role in allergic responses and immediate hypersensitivity reactions by secreting IL-4, IL-5, and IL-10. CD4+ lymphocytes in pulmonary sarcoidosis were reported to be mainly Th1 cells. IL-12 has been known to play an important role in differentiation of undifferentiated naive T cells to Th1 cells. And, Moller et al. observed increased IL-12 in bronchoalveolar lavage fluid(BALF) in patients with sarcoidosis. So it is possible that the elevated level of IL-12 is necessary for the continuous progression of the disease in active sarcoidosis. This study was performed to test the assumption that IL-12 can be a marker of active pulmonary sarcoidosis. Methods: We measured the concentration of IL-12 in BALF and in conditioned medium of alveolar macrophage(AM) using ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay) method in 26 patients with pulmonary sarcoidosis(10 males, 16 females, mean age: $39.8{\pm}2.1$ years) and 11 normal control. Clinically, 14 patients had active sarcoidosis and 12 patients had inactive. Results: Total cells counts, percentage and number of lymhocytes, number of AM and CD4/CD8 lymphocyte ratio in BALF were significantly higher in patients with sarcoidosis than in control group. But none of these parameters could differentiate active sarcoidosis from inactive disease. The concentration of IL-12 in BALF was significantly increased in sarcoidosis patients ($49.3{\pm}9.2$ pg/ml) than in normal control ($2.5{\pm}0.4$ pg/ml) (p<0.001). Moreover it was significantly higher in patients with active sarcoidosis ($70.3{\pm}14.8$ pg/ml) than in inactive disease ($24.8{\pm}3.l$ pg/ml) (p=0.001). Also, the concentration of IL-12 in BALF showed significant correlation with the percentage of AM(p<0.001), percentage(p<0.001) and number of lymphocyte(p<0.001) in BALF, suggesting the close relationship between the level of IL-12 in BALF and the inflammatory cell infiltration in the lungs. Furthermore, we found a significant correlation between the level of IL-12 and the concentration of soluble ICAM-1 : in serum(p<0.001) and BALF (p=0.001), and also between IL-12 level and ICAM-1 expression of AM(p<0.001). The AM from patients with pulmonary sarcoidosis secreted significantly larger amount of IL-12 ($206.2{\pm}61.9$ pg/ml) than those of control ($68.3{\pm}43.7$ pg/ml) (p<0.008), but, there was no difference between inactive and active disease group. Conclusion : Our data suggest that the BALF IL-12 level can be used as a marker of the activity of pulmonary sarcoidosis.

배 경: 유육종증은 원인 모르게 비건락성 상피성 육아종이 전신에 발생하는 질환으로서 그 경과가 매우 다양하여 많은 환자들은 자연적으로 치유되기도 하나 일부 환자들은 계속 진행하여 호흡부전으로 사망하기도 하며 이러한 다른 결과가 초래되는 기전이나, 그 결과를 예측하는 지표는 아직 알려진 것이 없다. 유육종증은 병변내에서는 CD4+ T 임파구가 수적으로 증가할 뿐 아니라 그 작용이 과다하게 증가하며 이러한 병변내에서의 CD4+ T 임파구의 과다한 작용은 정확한 원인은 아직도 모르지만 이들이 oligoclonality를 가진 것으로 미루어 어떤 항원의 지속적인 자극에 기인할 것으로 추측하고 있다. 근래에 CD4+ T 임파구가 주로 IL-2 및 IFN-$\gamma$을 분비하고 지연성 과민 반응에 기여하는 Th1 세포와 IL-4, IL-5, IL-10을 분비하여 알레르기 반응에 관여하는 Th2 세포의 두 종류가 있다는 것이 밝혀졌고, 유육종증 병변 내 CD4+ T 임파구는 IL-2 및 IFN-$\gamma$를 분비하는 Th1 세포가 주인것으로 생각되고 있다. 또한 최근 미분화 T 세포들을 Th1 세포쪽으로 분화를 유도하는 데에 IL-12가 중요한 역할을 한다는 것이 알려졌으며, Mmoller등은 폐유유종증 환자에서 기관지폐포세척액(Bronchoalveolar lavage fluid : BALF) 내 IL-12가 증가한 것을 관찰하였다. 그러므로 폐유육종증의 병변의 계속적인 진행, 또는 자연치유 여부의 결정에 IL-12가 관여할 것을 추측할 수 있다. 이에 저자들은 IL-12가 유육종증의 활동성 지표로 사용될 수 있는지를 알아보기 위하여 본 연구를 시행하였다. 대 상: 조직학적으로 확진된 폐유육종증 환자 26명(남자: 10명, 여자: 16명, 연령: $38.7{\pm}10.6$세)과 정상 대조군 11명을 대상으로 진단 시 얻은 BALF 내 IL-12양과 BALF내 폐포대식세포 (Alveolar macrophage : AM)를 24 시간 배양 시 배양액 내로 분비되는 IL-12양을 ELISA 방법으로 측정 비교하였다. 폐유육종증 환자들중 12명이 임상적으로 비활동성이었고, 14명은 활동성이었다. 결 과: 폐유육종증 환자들의 BALF내 총세포수, AM 총수, 임파구백분율 및 총수, CD4/CD8 비가 대조군에 비해 유의하게 증가하였으나, 활동성 및 비활동성 환자군 사이에 유의한 차이는 없었다. BALF내 IL-12 농도는 폐유육종종 환자에서 $49.3{\pm}9.2$ pg/ml로 정상대조군의 $2.5{\pm}0.4$ pg/ml 보다 유의하게 (p<0.001) 높았고, 활동성 유육종증에서는 $70.3{\pm}14.8$ pg/ml로 비활동성 환자들의 $24.8{\pm}3.1$ pg/ml 보다 유의하게 높았다(p=0.001). BALF내의 IL-12 농도는 BALF내 AM백분율 (p<0.001), 임파구 백분율 (p<0.001) 및 임파구 총수 (p<0.001)와도 유의한 상관관계를 보였다. 또한 BALF내의 IL-12 농도는 최근에 유육종증의 활동성의 지표로 알려지고 있는 혈청 및 BALF내 sICAM-1 농도(각각 p<0.001, p=0.001), AM의 ICAM-1 발현도와도 (p<0.001) 유의한 상관관계를 보였다. AM에서의 IL-12분비량은 폐유육종증 환자들에서 $206.2{\pm}61.9$ pg/ml로 정상대조군의 $68.3{\pm}43.7$ pg/ml 보다 높았으며 (p<0.008), 활동성 및 비활동성 환자군간 유의한 차이는 없었다. 결 론: 이상의 결과로 BALF 내 IL-12 농도는 폐내 염증 세포의 침윤 정도를 반영하며, 유육종증의 활성도를 예측하는 지표로서 유용할 것으로 사료되었다.