Effects of Immunostimulatory CpG-Oligodeoxynucleotides on Bronchial Asthma in Rat

백서 천식에서 면역 증강성 CpG 올리고 뉴클레오티드 투여의 효과

Background and Object : Immunostimulatory CpG-oligodeoxynucleotides (ISS CpG-ODN) up-regulate the $T_{H1}$-type immune response and down-regulate the $T_{H2}$-type response. This study was performed to investigate the immune response changes resulting from ISS CpG-ODN on bronchial hyperresponsiveness, eosinophilic inflammation and mucus hypersecretion in rat asthma. Materials and Methods : 10 normal controls(NC) and 26 asthmatic rats, which were generated by ovalbumin(OVA) sensitization and challenge, were studied. The asthmatic rats were randomized into 11 asthma controls(AC) and 15 in the asthma-CpG treatment group(CpG). The CpG group was administered ISS CpG-ODN intramuscularly and the AC group was administered a placebo(0.9% NaCl) on day 15 and 20. After CpG-ODN or placebo administration, we measured the IFN-${\gamma}$($T_{H1}$-type cytokine) and IL-4($T_{H2}$-type cytokine) levels in the bronchoalveolar lavage fluid(BALF), the specific airway resistance(sRaw), eosinophilic fraction in BALF, eosinophilic infiltration, goblet cell dysplasia and MUC5AC gene expression in the lung tissue. Results : In the BALF of the CpG group, the IFN-${\gamma}$ concentration was significantly high and the IL-4 concentration was significantly low when compared with the AC group. Both the sRaw and eosinophilic fraction, and infiltration into the BALF and lung tissue significantly lower in the CpG group when compared with the AC group. However, little difference in goblet cell dysplasia and MUC5AC gene expression was observed between the CpG group and the AC group. Conclusion : ISS CpG-ODN decreases bronchial hyperresponsiveness and eosinophilic inflammation in the rat asthma model through the up-regulation of the $T_{H1}$-type immune response with the down-regulation of the $T_{H2}$-type response. However, the effect of these immune response changes on mucus hypersecretion was is not remarkable in this study.

배경 : 면역 증강성 CpG 올리고 뉴클레오티드(immunostimulatory CpG-oligodeoxynucleotides, ISS CpG-ODN)는 $T_{H1}$ 형 면역 반응은 항진시키고, $T_{H2}$ 형의 반응은 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 백서 천식 모델에서 ISS CpG-ODN으로 인한 면역 반응의 변화가 천식의 주요한 병태 생리 현상인, 기도 과민성, 호산구성 염증 및 점액 과다 분비에 미치는 효과에 대하여 고찰하고자 하였다. 대상 및 방법 : 천식 모델을 형성하지 않은 10마리의 정상 대조군과 ovalbumin(OVA)의 감작 및 유발로 천식 모델이 형성된 26마리의 백서를, 천식 대조군 11마리, 천식-CpG 치료군 15마리로 나누어 실험하였다. 천식-CpG 치료군은 연구 16일과 20일에 ISS CpG-ODN을, 천식 대조군은 생리 식염수를 투여하였다. CpG-ODN 혹은 생리 식염수 투여 후, 특이 기도 저항, 기관지 폐포 세척액(bronchoalveolar lavage fluid, BALF) 내의 $T_{H1}$ 형 사이토카인 (cytokine)인 IFN-${\gamma}$와 $T_{H2}$ 형 사이토카인인 IL-4의 농도 및 호산구의 분획, 폐조직 내 호산구의 침윤 및 배상 세포의 이형성과 MUC5AC 유전자의 발현을 고찰하였다. 결과 : ISS CpG-ODN 투여 후 천식 대조군과 비교하여, 천식-CpG 치료군에서 기관지 폐포 세척액 내에서 IFN-${\gamma}$의 농도는 유의하게 높았고, IL-4의 농도는 유의하게 낮았다. 특이 기도 저항, 기관지 폐포 세척액 내의 호산구의 분획 및 폐조직에서의 호산구의 침윤은 천식-CpG 치료군에서 천식 대조군에 비하여 유의하게 감소하였다. 그러나 점액 과다 분비의 지표인 배상 세포의 이형성 및 MUC5AC 유전자의 발현 정도는 천식 대조군과 천식-CpG 치료군간에 유의한 차이가 없었다. 결론 : 백서 천식 모델에서 면역 증강성 CpG 올리고 뉴클레오티드는 $T_{H1}$ 형 면역 반응은 항진시키고, $T_{H2}$ 형의 반응은 감소시킴으로써, 천신의 주요한 병태 생리 현상인 기도 과민성 및 호산구서 염증은 억제하나, 점액과다 분비에는 유의한 영향이 없었다.