Resveratrol: a potential new drug for the treatment of eosinophilic rhinosinusitis with nasal polyps

Abstract

서론: 만성 비부비동염은 코막힘과 후각장애 등의 증상을 유발하고 삶의 질을 떨어뜨리는 질환이며 흔히 비용종을 동반한다. 스테로이드 제제의 전신적 투여는 비용종에 대한 매우 효과적인 약물 치료이나 장기간 사용하게 되면 골다공증, 우울증 및 당뇨 등의 합병증을 유발하므로 제한적으로 사용할 수 밖에 없다. 최근 포도상구균 장독소 B형을 이용한 호산구성 비부비동염 마우스 모델이 확립되었는데 본 연구에서는 resveratrol이 비용종을 동반한 호산구성 비부비동염에 미치는 치료 효과와 그 작용 기전에 대해서 탐구하였다. 대상 및 연구 방법: 실험군은 난알부민으로 감작시키고 음성대조군에는 PBS를 투여하였다. 실험군은 실험 후반 8주간 매주 한 번씩 포도상구균 장독소 B형으로 비강내 자극을 시행하였으며 주입한 약물에 따라 4그룹으로 나누었다. 양성대조군에는 DMSO와 PBS의 혼합물을 주입하였고 나머지 세 치료군에는 각각 triamcinolone acetonide, 저농도 resveratrol, 고농도 resveratrol을 투여하였다. 전반적인 염증 상태와 비용종 관찰을 위한 Hemoxylin eosin 염색, 호산구 침윤 관찰을 위한 Sirius red 염색, 비반세포 관찰을 위한 Giemsa 염색, 상피하 섬유화 확인을 위한 Massons trichrome 염색, 분비세포의 형성을 관찰하기 위해 Alcian blue 염색을 시행하였다. 또한, 면역조직화학염색과 Western blot을 시행하여 그룹간 cyclooxygense-2와 5-lipooxygense의 발현 정도를 비교하였으며, 실시간 PCR을 시행하여 IL-4, IL-5, prostaglandin D synthase 및 leukotriene C4 synthase 유전자의 발현 정도를 그룹간에 비교하였다. 결과: 고농도 resveratrol을 투여한 실험군에서 조직내 호산구 침윤, 상피하 섬유화 및 전체 염증 세포 중 호산구의 비율 등이 양성 대조군에 비해 의미있게 감소하였으며 triamcinolone acetonide와 비슷한 효과를 보여주었다. 또한, 통계적인 유의성을 얻을 수는 없었지만 비용종의 갯수도 감소하는 경향을 보였다. 한편, 면역조직화학염색과 Western blot에서도 고농도 resveratrol이 triamcinolone acetonide와 비슷한 5-lipooxygense 발현 억제 효과를 보였다. 또한, IL-4, IL-5, prostaglandin D synthase 및 leukotriene C4 synthase의 유전자 발현은 양성 대조군에서 가장 높게 나타났으며, 저농도 및 고농도 resveratrol을 투여한 군 모두에서 유의하게 감소하였다. 저농도 resveratrol은 전체적인 호산구 염증을 뚜렷하게 줄이지는 못했지만 전체 염증 세포 중 호산구의 비율과 상피하 섬유화 정도를 감소시키는 효과를 보였다. 결론: 호산구성 비부비동염 마우스 모델에서 resveratrol을 고농도로 투여하는 경우 뚜렷한 항염증 작용과 비용종 감소 효과를 확인할 수 있었으며, lipooxygense pathway 의 발현 억제가 중요한 기전으로 생각된다. Resveratrol은 비용종을 동반한 호산구성 비부비동염의 새로운 후보 치료제로 향후 환자에 대한 임상 연구가 필요할 것으로 보인다.

Background: Patients with chronic rhinosinusitis often suffer from nasal stuffiness, olfactory dysfunction, and the decline of quality of life. Chronic rhinosinusitis is frequently accompanied by nasal polyps. Although systemic administration of corticosteroids is efficient medical treatment for nasal polyps, it cannot be used for long-term periods because of its detrimental side effects such as osteoporosis, depression and diabetes mellitus. Therefore, search for safe and effective novel drugs for nasal polyps is needed. Recently, a murine model of eosinophilic rhinosinusitis with nasal polyps was established by using Staphylococcus aureus enterotoxin B. Using the same protocols, therapeutic effects of resveratrol on eosinophilic rhinosinusitis with nasal polyps were examined, and the mechanism of actions were investigated in this study. Materials and Methods: Mice in the experimental groups were sensitized with ovalbumin whereas those in the control group received phosphate-buffered saline. Experimental groups were challenged intranasally with Staphylococcus aureus enterotoxin B weekly during the late 8 weeks of experiments, and divided into 4 subgroups according to the administered drugs: a mixture of dimethyl sulfoxide and phosphate-buffered saline, triamcinolone acetonide, low-dose and high-dose resveratrol. Histopathologic changes were observed using hemotoxylin and eosin for overall inflammation and polyp-like lesions, Sirius red for eosinophils, Giemsa for mast cells, Massons trichrome for collagen, and alcian blue staining for secretory cells. The expression of cyclooxygense-2 and 5-lipooxygense were evaluated by immunohistochemical staining and Western blot analysis. The levels of interleukin (IL)-4, IL-5, prostaglandin D synthase, and leukotriene C4 synthase transcripts were determined by quantitative real-time PCR. The differences in histologic and immunologic findings were compared between groups. Results: The degree of eosinophilic infiltration and subepithelial fibrosis, the proportion of eosinophils in total inflammatory cells were significantly decreased by administration of high-dose resveratrol, and its potency was similar to that of triamcinolone acetonide. By means of immunohistochemical staining and Western blot analysis, it was identified that 5-lipooxygenase expression was strongly inhibited by high-dose resveratrol. The gene expression of IL-4, IL-5, prostaglandin D synthase, and leukotriene C4 synthase was highest in mice with eosinophilic rhinosinusitis with nasal polyps, and administration of low- or high-dose resveratrol lowered their expression significantly. The number of polyp-like lesions also decreased, but this change was not statistically significant. Although low-dose resveratrol did not show definite anti-inflammatory effects, it reduced the proportion of eosinophils in total inflammatory cells and the degree of subepithelial fibrosis. Conclusion: Resveratrol, particularly in a high dose, exhibited apparent anti-inflammatory and polyp-reducing effects in a murine model of eosinophilic rhinosinusitis with nasal polyps, and a key mechanism of its action is believed to be the inhibition of the lipooxygenase pathway. Resveratrol appears to be a new potential drug for the treatment of eosinophilic rhinosinusitis with nasal polyps although a further human study is needed to confirm it.