예쁜꼬마선충 조항원이 아토피성 피부염 모델 마우스에 미치는 완화 효과

Abstract

서론: 기생충, 특히 연충의 감염이 알레르기와 같은 면역 매개성 질환의 유병률 감소와 상관관계가 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 본 연구는 ovalbumin(OVA)를 이용하여 만성 아토피성 피부염이 유도된 BALB/c 마우스에 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)의 조항원(crude extract, CEC)을 복강 또는 피부에 처리한 후 피부 각화, 부종 및 홍반, 외피와 진피의 비후, 염증세포와 비만세포의 침윤, 항체가의 변화를 관찰함으로써 CEC의 면역 반응 조절 효과를 관찰하고자 하였다. 방법: 실험군은 음성 대조군(1군), 양성 대조군(2군, 아토피성 피부염 유도군), CEC를 OVA와 함께 감작단계에서 복강으로 처리한 실험군(3군), OVA 감작 후 CEC를 복강으로 투여한 실험군(4군), OVA 감작 후 CEC를 피부에 첩포한 실험군(5군)으로 나누어 실험하였다. 아토피성 피부염은 마우스에 OVA를 1주일 간격으로 총 3회 감작 후(0, 7 및 14일), sterile gauze patch를 이용하여 2일에 한번씩 총 14일 동안 OVA를 첩포함으로써(21-35일) 유도하였다. 결과: 최초 감작일로부터 36일째 마우스로부터 혈청 및 피부조직을 회수하여 염증의 완화 정도를 분석한 결과, 양성 대조군과 비교하였을 때 5군에서 가장 현저한 염증 완화효과를 보였다. 즉, 피부염의 육안소견과 외피 비후의 완화가 확인되었으며, 조직 내 염증세포 및 비만세포 침윤이 감소되었다. IgE와 IgG1의 항체가가 양성 대조군에 비해 유의한 수준으로 감소하였고(총 IgE; P < 0.001, OVA-특이 IgE; P < 0.001, 총 IgG1; P < 0.001, OVA-특이 IgG1; P < 0.001), IgG2a의 항체가는 유의하게 증가하였다(총 IgG2a; P < 0.05, OVA-특이 IgG2a; P < 0.05). OVA 감작단계에서 CEC를 복강으로 투여하였을 때(3군)에는 양성 대조군에 비해 염증이 억제되었으나 5군과 비교하였을 때 염증세포와 비만세포 및 항체가의 감소율이 낮았다. 그러나 OVA 감작 후 CEC를 복강으로 투여하였을 때(4군)에는 양성 대조군과 유사한 병변이 관찰되었다. CEC의 사이토카인 분비양상에 미치는 영향을 알아보기 위해 마우스를 각각 PBS, OVA, CEC로 감작하고 비장을 적출한 후 비장세포를 배양하여 항원자극 후 상층액에서 사이토카인 분비를 측정하였다. 그 결과 CEC를 처리한 마우스 비장세포의 IL-4, IL-5, IL-13, IFN-γ, TNF-α 분비가 전반적으로 유의하게 감소하였다(P < 0.001). 결론: 본 실험의 결과를 종합하면, 예쁜꼬마선충의 조항원은 OVA로 유도된 마우스의 피부염증을 완화하였으며 항원 특이 IgE와 IgG1의 감소, 사이토카인의 분비 감소가 관찰되었다. 또한 마우스 감작 후 CEC를 피부에 직접 도포한 경우 피부염증 억제효과가 가장 탁월하였다.

Helminth infection is known to be correlated with a decrease of prevalence rate in immune mediated diseases including allergic disease. We established an animal model of atopic dermatitis (AD) in BALB/c mice by intraperitoneal sensitization and epicutaneous challenge with ovalbumin (OVA). To investigate the effects of Caenorhabditis elegans crude extract (CEC) on skin inflammation in mice with OVA-induced atopic dermatitis, CEC was administered by intraperitoneal injection (period by sensitization (group 3) or challenge (group 4)) or epicutaneous treatment (group 5) along with OVA . After administration of CEC, we measured skin features including erythema, edema, oozing, dryness, thickness of epidermis and dermis, infiltration of eosinophils and mast cells in dermis within the patched area. Immunoglobulin titers in sera were measured by ELISA. Epicutaneous administration of CEC with OVA in challenge period (group 5) was improved AD symptoms in skin lesions. Epicutaneous treatment of CEC also inhibited the increase in infiltration of epsinophils and mast cells (eosinophils; P < 0.001, mast cells; P < 0.001), resulted in decreased levels of IgE and IgG1 in sera, but increased IgG2a titers(total IgE; P < 0.001, OVA-specific IgE; P < 0.001, total IgG1; P < 0.001, OVA-specific IgG1; P < 0.001, total IgG2a; P < 0.05, OVA-specific IgG2a; P < 0.05). Intraperitoneal injection of CEC with OVA in sensitization period (group 3) was also improved AD symptoms in skin lesions, decreased in infiltration of epsinophils and mast cells. But intraperitoneal injection of CEC in sensitization period resulted in decrease titers of only IgG1 in sera (total IgG1; P < 0.05, OVA-specific IgG1; P < 0.05, total IgE; P = 0.14, OVA-specific IgE; P = 0.12, total IgG2a; P = 0.3, OVA-specific IgG2a; P = 0.7). Whereas Administration by intraperitoneal injection in challenge period (group4) did not exhibit these beneficial effects. With these findings, we investigated the effects of CEC on cytokine production by splenic cells. In isolated splenocytes with antigen stimulation, the production of the cytokines (IL-4, IL-5, IL-13, IFN-γ, TNF-α) was increased in the group of treatment of OVA. However, the level of the cytokines from splenocytes was downregulated in the group of treatment of CEC. These results suggest that CEC can ameliorate phenotypes of AD such as erythema, edema, oozing and dryness, inhibit the infiltration of epsinophils and mast cells, possibly by suppressing production of IgE, IgG1 and cytokines.