대한비과학회

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흡연이 비용종 상피세포와 섬유아세포에서 MMP-9, TIMP-1, VEGF의 발현에 미치는 영향

울산대학교 의과대학 서울아산병원 이비인후과학교실

안윤숙·김준모·왕종환·장용주

The Effect of Cigarette Smoking on the Expression of MMP-9, TIMP-1 and VEGF in Nasal Polyp Epithelial Cells and Fibroblasts

Yun Suk An, MD, Jun Mo Kim, MD, PhD, Jong Hwan Wang, MD and Yong Ju Jang, MD, PhD Department of Otolaryngology, Asan Medical Center, University of Ulsan College of Medicine, Seoul, Korea

ABSTRACT

Background and Objectives：It has been known that MMP-9, TIMP-1, and VEGF play an important role in the formation

of nasal polyps (NPs). The aim of this study is to investigate the effect of smoking on the expression of MMP-9, TIMP-1 and VEGF in the epithelial cells and fibroblasts of NPs. Materials and Methods：The epithelial cells and fibroblasts of NPs ob- tained from 10 patients who underwent endoscopic sinus surgery were cultured and used. The prepared CSE concentrations were 5%, 1%, 0.5% and 0.1%. In the control group, cells were cultured for 9 hours in the media containing 1 ml of AEGM and DMEM/F-12K. In the CSE group, cells were treated with 5%, 1%, 0.5% and 0.1% CSE for 9 hours. After washing with PBS, cells were cultured in medium for 24 hours. ELISA was performed to measure the secretion of MMP-9, TIMP-1 and VEGF proteins and real-time PCR was performed to assay their mRNAs. Results：The production of MMP-9, TIMP-1 and VEGF proteins did not change significantly in comparison with the control group in epithelial cells and fibroblasts after exposure to CSE. Conclusion：These results suggest that CSE does not appear to have an effect on the expression of MMP-9, TIMP-1 and VEGF for developing and growth of nasal polyposis.

KEY WORDS

： Nasal polyp·Smoking·CSE·Epithelial cell·Fibroblasts.

서 론

비용종증(nasal polyposis)은 흔한 재발과 반복적인 수술 적 치료가 필요한 이비인후과 질환의 하나이지만 아직까지 그 원인과 병태생리가 명백하게 밝혀져 있지 않다. 흡연이 비용종성 만성 부비동염의 발생에 악영향을 준다는 임상보 고가 있지만, 부비동 내시경 수술의 예후에 관여한다는 것에 대해서는 서로 상반된 임상연구 결과가 보고되어 있다.^1-3) 그럼에도 흡연이 비용종성 만성 부비동염의 발생에 미치는 영향에 대한 기초연구는 많지 않다.

비용종증에서는 염증세포의 침윤, 상피세포 분화의 변형

을 보이고 기저막의 비후, 점액선의 변형, 세포외 기질의 침착, 부종 같은 조직 재형성(tissue remodeling)이 나타난 다.⁴⁾ Matrix metalloproteinase(MMPs)는 아연과 칼슘 의존 성 endopeptidases에 속하는데 거의 모든 세포외 기질의 구 성성분을 분해할 수 있다.⁵⁾ MMP-9은 염증세포, macrophage, neutrophil, 기도 상피세포, 섬유아세포에서 생성되며 비용 종에서 증가되어 있어 비용종의 생성에 역할을 할 것으로 생각되고 있다.⁶⁾ Tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMPs)는 MMPs와 1：1로 결합하여 MMPs의 활성화를 억 제한다.⁷⁾ VEGF는 비용종에서 증가되어 있으며 혈관 재형성 을 조정하는 주요한 혈관생성 성장인자로 내피세포의 증식 과 분화를 촉진하여 혈관유출 및 혈관투과성의 증가를 유 도하고, 발현에 이상이 생길 경우 비정상적인 혈관이 형성 된다.⁸⁾

기존의 연구를 근거로 MMP-9, TIMP-1, VEGF는 비용종 논문접수일：2009년 3월 3일 / 심사완료일：2009년 5월 7일

교신저자：장용주, 138-736 서울 송파구 풍납2동 388-1 울산대학교 의과대학 서울아산병원 이비인후과학교실 전화：(02) 3010-3710·전송：(02) 489-2773 E-mail：[email protected]

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의 생성 기전에서 조직 재형성에 관여하여 비용종을 형성 하는 데 관여하고 있을 것으로 추측 할 수 있다.⁹⁾ 따라서 흡 연이 비용종조직에서 MMP-9, TIMP-1, VEGF의 단백 발 현에 영향을 주어 비용종 형성에 관여할 것이라는 가설을 세 울 수 있다. 본 실험에서는 비용종에서 채취하여 배양한 상 피세포와 섬유아세포에 수용성 담배연기 추출물(cigarette smoke extracts, CSE)로 처리하였을 때 비용종과 관련된 형 성에 중요한 MMP-9, TIMP-1, VEGF 단백 발현에 변화가 있는지 연구하고자 하였다.

재료 및 방법

연구대상

비용종의 채취

비용종을 동반한 만성 부비동염으로 부비동 내시경 수술 을 받는 환자에게 사전 조직 채취의 동의를 구한 후, 수술 중 비용종 조직을 채취하여 DMEM/F-12K(GIBCO, Grand Is- land, NY, USA) 기본 배양액에 담아 4℃ 냉장고에 보관하 였다. 환자는 천식, 알레르기, 아스피린과민증, 등의 기저질 환이 없는 비흡연자로 상피세포 배양을 위한 5명과 섬유아 세포 배양을 위한 5명 모두 10명이었다.

상피세포와 섬유아세포의 배양

상피세포의 배양

비용종 조직을 크기 1~2 mm 크기로 잘게 조각을 낸 후 15 mL 튜브에 0.5 mL dispase II(Roshe, Basel, Switzer- land)가 섞인 5 mL AEGM(airway epithelial cell growth medium, Promocell, Heidelberg, Germany) 배양액을 넣 고 냉장고에서 하루 밤 동안 분해시켰다. 다음날 강하게 약 10초씩 5~10분 정도 와동(vortexing)시킨다. 2~3분 정도 세워둔 후 가라앉은 침전물을 건드리지 않고 상층액을 3 mL 분리 하였다. Dispase를 제거하기 위해 phosphate buffered saline(PBS)으로 3회 세척하였다. 원심 분리한 후 얻은 펠 릿(pellet)을 10 mL 배양액에 섞은 후 T-75 tissue culture flask(Falcon Inc., Franklin Lakes, NJ, USA)에 넣고 37℃

5% CO2에서 배양하였다. 배양액은 합류(confluence)가 올 때까지 2일 마다 교환하였다. 단층이 형성된 후 세포를 6 well plates에 4×10⁵개씩 분주하여 다시 배양하였다.

섬유아세포의 배양

비용종조직을 크기 1~2 mm 크기로 잘게 조각을 낸 후

60 mm 배양용 접시에 간격을 두어 놓고 5분간 실온에서 유착시킨 후 10% FBS가 포함된 DMEM/F-12 K 배양액을 첨가하여 배양하였다. 첫 배양액은 4일 후 교환했으며 이후 이틀마다 교환하였다. 합류가 형성되면 배양액을 제거한 후 PBS로 세척하고 0.05% trypsin-0.02% ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA)로 37℃에서 5분간 처리하여 세포 들을 분해하였다. 그 후 분해된 세포를 FBS가 포함된 DM- EM/F-12 K 용액으로 중화시킨 후 1,500 rpm에서 5분간 원심분리 하였다. 1×10⁶개의 세포를 T-75 tissue culture flask에 넣고 10% FBS가 포함된 DMEM/F-12 K 용액을 첨가하여 배양하였다. 이후 3회 계대배양한 세포를 실험에 사용하였다.

실험방법

수용성 담배연기 추출물의 준비

CSE는 시중에 판매하는 필터가 있는 담배(Eighteight light；

Korea Tobacco Ginseng Korea；0.9 mg nicotine and 8.5 mg tar/cigarette)를 사용하였다. CSE의 추출방법은 다른 논문에 보고된 방법을 참고하였으며¹⁰⁾ 기계식 진공펌프(Mas- terflex；Cole-Parmer Instrument Co, Ill, Chicago, USA) 로 2개의 담배를 125 mL/min 속도로 흡입하여 37℃ AEGM 과 DMEM/F-12 K 용액 10 mL에 통과시켜 만들었다. CSE 는 0.22 μm sterile filter에 통과시킨 후 30분 이내에 사용 하였다. 일정 농도의 CSE를 유지하기 위해 UV-Vis spectro- photometer를 이용하여 광도(optical density)가 4.0 이상인 경우에 사용하였다.

상피세포와 섬유아세포에서 수용성 담배연기 추출물의 세 포독성 실험

상피세포와 섬유아세포가 생존할 수 있는 CSE의 실험 농 도(% vol/vol)를 정하기 위하여 상피세포와 섬유아세포를 96 well plates에 각각 8×10⁴개의 세포를 3 well씩 넣고 배양 하여 24시간 후 배양액을 제거하고 여러 농도의(100%, 50%, 10%, 5%, 1%, 0.5%, 0.1%) CSE를 100 μL씩 넣어 9시간 처 리 후 PMS(phenazine methosulfate)와 MTS [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(carbothymehyoxyphenyl)-2- (4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium, inner salt]용액을 혼합 한 시약을 20 μL씩 첨가하였다.

어두운 곳에서 4시간 더 배양한 후 자외선 분광 광도계 (Molecular Devices, Menlo Park, CA, USA)를 이용하여 490 nm에서 흡광도를 측정하였으며 재현성(reproducibility)을 확인하기 위해 4회 반복 시행하였다.

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살아있는 세포에서만 선택적으로 나타나는 MTS 환원반 응의 흡광도를 측정하였을 때 CSE 농도가 상피세포는 50%

이상 농도에서 그리고 섬유아세포는 10% 이상 농도에서 흡 광도가 유의하게 감소하여 세포독성을 보였다(Fig. 1). 실험 에 사용할 최종 농도(% vol/vol)의 CSE는 0.1%, 0.5%, 1%, 5%로 준비하였다.

상피세포와 섬유아세포에 수용성 담배연기 추출물의 처리

4×10⁵개의 세포를 6 well plates에 넣어 배양하여 합류가 오면 준비된 5%, 1%, 0.5%, 0.1% 농도의 CSE 1 mL를 넣 고 37℃에서 9시간 동안 처리하였다.

대조군은 담배연기를 통과시키지 않은 AEGM과 DMEM/

F-12 K 1 mL를 넣은 후 9시간 경과 시켰다. 이 후 PBS로 세척한 후 배양액을 넣고 24시간이 될 때까지 37℃ 5% CO2

에서 배양하였다.

MMP-9, TIMP-1, VEGF의 발현 측정

상피세포, 섬유아세포에서 MMP-9, TIMP-1, VEGF의 측정 을 위한 ELISA

실험한 배양액을 수집하여 -70℃에 보관한 후 ELISA를 시행하였다. MMP-9, TIMP-1, VEGF의 양은 ELISA kit(Bio- source, Nivelles, Belgium)를 이용하여 분석하였다. 배양액 을 100 μL씩 일차항체가 깔려있는 ELISA plate에 넣고 각 각의 well에 항MMP-9, 항TIMP-1, 항VEGF 결합체(conju- gate)를 50 μL씩 혼합한 후 수평 셰이커(horizontal shaker) 에서 700±100 rpm으로 흔들었다. 그 후 세척 용액으로 3 회 세척한 후 발색용액(tetrametylbenzidine in DMF)을 각 well 당 200 μL 넣고, 빛이 없는 상태에서 700±100 rpm으 로 30분간 반응시켰다. 그 후 정지(stop) 용액(1.8N H2SO4) 을 50 μL 넣고 자외선 분광 광도계를 이용하여 450 nm에서

흡광도를 측정하였다.

섬유아세포에서 MMP-9, TIMP-1, VEGF의 측정을 위한 Real-Time PCR

세포세척액 200 μL에 Trizol(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)용액 1 mL씩을 첨가하고 15초간 와동(vortex)시킨 후 chloroform 200 μL를 첨가하여 충분히 혼합하였다. 그 후 4℃, 15,000 rpm의 조건으로 15분간 원심분리하여 상층에 있는 RNA 부유액을 채취하고, 얻어낸 부유액을 동량의 iso- propanol로 처리한 후 동일조건으로 원심분리하여 RNA 침 전물을 얻고, 75% ethanol로 세척한 후 0.1% DEPC 희석 증 류수에 용해시켰다.

용해된 RNA의 농도와 순도를 확인하기 위해 spectropho- tometer(Parmacia, Uppsala, Sweden)로 260 nm 및 280 nm에서의 광도(optical density)를 측정한 후 Real-Time PCR(Applied Biosystems Prism 7,000 Sequence Detec- tion System, Applied Biosystems, Branchburg, NY)을 시 행하였다. Real-Time PCR의 대조 유전자로는 β-actin을 사용하였다.

MMP-9은 5 ’-CCCACATTTGACGTCCAGAGAAGAA-3 ’ (sense) and 5 ’-GTTTTTGATGCTATTGGCTGAGATCCA- 3 ’(antisense), TIMP-1은 5 ’-CACCCACAGACGGCCTTCT GCAAT-3 ’(sense) and 5 ’-AGTGTAGGTCTTGGTGAAG CC-3 ’(antisense), VEGF는 5’-ATGAACTTTCTGCTGTC TTGGGT-3 ’(sense) and 5 ’-TCACCGCCTCGGCTTGTC AC-3 ’(antisense)를 primer로 사용하였다.

통계처리

통계학적인 분석은 SPSS, version 12.0(SPSS Inc., Chi- cago, Illinois, USA)를 사용하였으며, 실험군들 사이의 단백 발현의 변화 차이가 있는지 여부를 보기 위해서 Mann-Whit-

Absorbance 490 nm

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

*

Control 0.1 0.5 1 5 10 50 100

A (%)

Absorbance 490 nm

07 06 05 04 03 02 01 0

*

Control 0.1 0.5 1 5 10 50 100 (%)

*

B

Fig. 1. Concentration-dependent cytotoxicity of cigarette smoke extracts (CSE). A：Nasal polyp epithelial cells B：Nasal polyp fibro- blasts. Epithelial cells and fibroblasts were incubated with culture media or 0.1%, 0.5%, 1%, 5%, 1%, 50%, 100% CSE for 9 hrs. Cell viability was evaluated by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. Each bar represents the mean±SE. *：sig- nificant (p<0.05).

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ney U-test를 시행하였다.

결 과

비용종 상피세포, 섬유아세포에서 ELISA를 이용한 MMP- 9, TIMP-1, VEGF 측정결과

상피세포

MMP-9

비용종 상피세포는 CSE 처리 후 5%, 1%, 0.5%, 0.1% 농 도에 따른 MMP-9 단백 발현의 차이를 보이지 않았다(Fig. 2).

TIMP-1

비용종 상피세포에서 CSE 처리 후 5%, 1%, 0.5%, 0.1%

농도에 따른 TIMP-1 단백 발현은 5%, 1% 농도에서 대조군 에 비해 증가하는 경향이었으나 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(Fig. 3).

VEGF

비용종 상피세포에서 CSE 처리 후 VEGF 단백 발현은 5%, 1% 농도에서 대조군에 비해 증가하는 경향이었으나 통계적 으로 유의한 차이는 보이지 않았다(Fig. 4).

섬유아세포

MMP-9

비용종 섬유아세포에서 CSE 처리 후 0.1% 농도에서 대 조군에 비해 MMP-9 단백 발현이 유의하게 증가하였으나 (p<0.05), CSE 농도가 증가함에 따라 단백 발현은 감소하

였다(Fig. 5).

TIMP-1

비용종 섬유아세포는 CSE 처리 후 CSE 농도에 따른 TI- MP-1 단백 발현의 차이를 보이지 않았다(Fig. 6).

MMP-9 (pg/mL)

120

100

80

60 40

20

0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 2. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of matrix metalloproteinase (MMP)-9 from nasal polyp epithelial cells in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SD of MMP-9 samples.

VEGF (ng/mL)

600 500 400 300 200 100 0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 4. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of vascular endothelial growth factor (VEGF) from nasal polyp epithelial cells in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SD of VEGF sam- ples.

TIMP-1 (ng/mL)

8 7 6 5 4 3 2 1 0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 3. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1 from nasal polyp epithelial cells in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SE of TIMP-1 samples.

MMP-9 (ng/mL)

60 50 40 30 20 10 0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 5. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of matrix metalloproteinase (MMP)-9 from nasal polyp fibroblasts in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs.

Each bar represents the mean±SD of MMP-9 samples. *：signif- icant (p<0.05).

*

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VEGF

비용종 섬유아세포는 CSE 처리 후 CSE 농도에 따른 VEGF 단백 발현의 차이를 보이지 않았다(Fig. 7).

섬유아세포에서 Real-Time PCR을 이용한 MMP-9, TI

-

MP-1, VEGF mRNA 측정결과

MMP-9 mRNA

비용종 섬유아세포에서 CSE 처리 후 MMP-9 mRNA 발 현은 CSE 처리 농도에 따른 차이를 보이지 않았다(Fig. 8).

TIMP-1 mRNA

비용종 섬유아세포에서 CSE 처리 후 TIMP-1 mRNA 발 현은 CSE 처리 농도에 따른 차이를 보이지 않았다(Fig. 9).

VEGF mRNA

비용종 섬유아세포에서 CSE 처리 후 VEGF mRNA 발현 은 CSE 처리 농도에 따른 차이를 보이지 않았다(Fig. 10).

고 찰

본 연구에서 비용종의 형성에 중요한 역할을 하는 것으 로 알려진 MMP-9, TIMP-1, VEGF 단백 발현에 흡연이 미치는 영향을 알아보기 위하여 비용종 상피세포와 섬유아

VEGF (ng/mL)

1,600 1,400 1,200 1,000 800 600 400 200 0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 7. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of vascular endothelial growth factor (VEGF) from nasal polyp fibroblasts in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SD of VEGF samples.

TIMP-1 (ng/mL)

30 25 20 15 10 5 0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 6. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1 from nasal polyp fibroblasts in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SD of TIMP-1 sam- ples.

VEGF mRNA

1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 10. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of vascular endothelial growth factor (VEGF) mRNA ratio from nasal polyp fibroblasts in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SD of VEGF samples.

TIMP-1 mRNA

1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 9. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1 mRNA ratio from nasal polyp fibroblasts in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SD of TIMP-1 mRNA samples.

MMP-9 mRNA

1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

Control 0.1 0.5 1 5 (%)

Fig. 8. Effect of cigarette smoke extract (CSE) on the produc- tion of matrix metalloproteinase (MMP)-9 mRNA ratio from nasal polyp fibroblasts in the presence of various concentrations of CSE for 9 hrs. Each bar represents the mean±SD of MMP-9 mRNA samples.

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세포를 배양하여 CSE를 처리한 후 이들 단백의 변화를 측 정하였다. CSE 처리 전 대조군을 비교하면 MMP-9의 발 현은 비용종 섬유아세포보다 비용종 상피세포에서 발현이 높고, TIMP-1과 VEGF의 발현은 비용종 상피세포보다 비 용종 섬유아세포에서 발현이 높았다. CSE 처리 후 비용종의 상피세포와 섬유아세포에서 MMP-9, TIMP-1, VEGF의 단백 발현의 유의한 증가가 관찰되지 않아, CSE가 현재 비용종 형성에 핵심적인 역할을 한다고 알려진 MMP-9, TIMP-1의 생성에 영향을 주지 않는 것으로 생각된다. 또 흡연이 비용종을 형성시키는 가설의 재정립이 필요할 것으 로 생각된다.

담배연기는 입자 상(particulate phase)과 기체 상(gas/

vapor phase) 두 가지 상으로 나눌 수 있는데 모두 고농도 의 산화제와 유리 라디칼을 포함하고 있다. 기체 상은 유리 라디칼과 NO 외에도 acrolein, 1,3-butadiene, benzene, ac- etaldehyde, acrylonitrile 등을 포함하고 있다.¹¹⁾ 본 연구에 서는 두 가지 상을 모두 포함하는 담배연기 추출물을 실험 에 사용하였다. 그 동안 변형세포주와 배양한 폐의 상피세 포를 대상으로 흡연과 관련된 연구가 대부분이었다.¹²⁾ 본 연구는 비용종을 동반한 만성 비부비동염으로 수술을 받은 환자로부터 채취한 비용종에서 상피세포와 섬유아세포를 배 양하여 사용하였다. 이것은 비용종의 형성에 관여할 것이라 고 생각되는 두 가지 세포의 역할에 대해 알아보고자 한 것 이다.

흡연과 관련된 많은 임상연구와 기초연구들이 진행되었지 만 대부분의 연구는 폐 상피세포를 이용하여 진행된 연구였 다. 흡연과 비용종의 형성에 관한 연구에서도 상피세포에 관한 연구가 대부분이고, 섬유아세포를 이용하여 발표된 연 구는 아직까지 없다. 비용종의 형성에 섬유아세포는 핵심적 인 역할을 하는 것으로 알려져 있다.⁹⁾

섬유아세포는 복원(repair)과 재형성(remodeling)의 여러 과정에 핵심적인 역할을 담당하는데, 예를 들어 치유과정이 시작되면 섬유아세포는 세포외기질(extracellular matrix；

ECM)을 합성하고 축적하며 조직 재형성을 일으킨다.¹³⁾ 점 액선 비대, 점막 콜라겐 축적의 증가, 점막 근섬유아세포 전 환, 매트릭스 콜라겐 축적의 증가와 같은 구조적인 변화를 소위 조직재형성(tissue remodeling)이라고 일컫는데 여기 에는 조직 ECM의 광범위한 변화를 포함한다.¹⁴⁾¹⁵⁾

조직재형성은 염증세포와 더불어 상피세포와 섬유아세포 에서 분비되는 MMPs에 의해 유발된다.¹⁶⁾¹⁷⁾ MMPs는 정상 대조군에 비해 만성 부비동염에서 더 높게 발현되는 것으로 알려져 있다. MMPs와 TIMPs는 비용종증에서 조직재형성 을 조절하는데 필수적인 데,⁹⁾ 만성 부비동염에서 TIMP-1은

과발현되어 MMP-9의 활동을 조절하며 TIMP-1이 MMP- 9을 억제하여 만성 부비동염에서는 가성낭종이 형성되지 않 게 된다. 반면에 비용종증에서는 MMP-9의 생성이 증가하 지만 TIMP-1의 발현은 증가하지 않는다.⁹⁾ MMPs는 염증이 발생하는 장소에서 부종과 세포의 이동을 일으키는 미세혈 관 투과성과 ECM 재형성에 관계한다.¹⁶⁾¹⁷⁾ ECM은 조직 항 상성, 종양의 침범, 상처치유와 염증과 같은 여러 병적인 조 건들과 관련이 있다. MMPs와 역조절 단백인 TIMPs는 ECM 의 항상성을 유지하는 중요한 인자이다. MMPs는 섬유아세 포, 식세포, 호염기구 등의 여러 세포에서 생산되며 염증을 전파하기 위해 기저막을 통한 염증세포의 이동을 촉진한다.¹⁸⁾¹⁹⁾ 비용종의 형성도 이러한 조직재형성 기전의 이상으로 발생 할 것으로 생각되고 있다.⁹⁾

본 연구에서 MMP-9, TIMP-1, VEGF 단백들이 CSE 처 리에 의해 유의한 발현의 변화를 보이지 않았다. 따라서 흡 연이 다른 경로로 비용종의 형성에 영향을 주거나, 비용종의 발생과 악화에 영향을 주지 않는 것으로 가설을 세워 더 많 은 연구가 진행될 수 있을 것이다. 기존의 연구에서는 비강 의 다른 점막에 비해 비용종에서 MMP-9의 발현이 증가되 어 있다고 보고하여 비용종의 형성에 MMP-9이 중요한 역 할을 할 것으로 보고되고 있다.⁴⁾ MMP-9의 역조절 단백인 TIMP-1은 MMP-9과 1：1로 복합체를 이루어 MMP-9의 활성을 저하시킨다고 알려져 있다. 또한 MMPs와 TIMPs의 발현의 부조화가 염증성 질환에서 조직파괴를 일으킨다고 알 려져 있다.²⁰⁾ 그러나 CSE 처리에도 불구하고 조직 재형성 과정에 필수적인 MMP-9, TIMP-1의 변화가 없어 흡연이 이러한 물질을 매개로 비용종의 형성에 연관되어 있지 않다 는 것을 시사한다.

본 연구에서 CSE 처리 후 섬유아세포에서 MMP-9, TIMP- 1, VEGF의 증가는 보이지 않았지만, 섬유아세포는 상처치 유 과정에 관여하는 중요한 세포이며 혈액내의 담배 성분에 노출되면 영향을 받게 된다.²¹⁾ 예를 들어 수 년 동안 담배를 피운 여성의 피부는 탄력성이 떨어지게 되며 이것은 진피 섬유아세포의 기능과 관련이 되어 있다.²²⁾²³⁾ 상처치유의 과 정에서 섬유아세포는 염증반응에 관여하는 사이토카인의 생 성과 관계 있으며 육아조직의 형성에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 실험적으로 담배연기에 노출된 섬유아 세포는 스트레스에 대한 반응으로 interleukin-8, PKB/Akt, p53, p21같은 세포 생존에 관여하는 단백 형성이 증가되어 생존기간이 늘어남에 반하여 세포이동은 줄어들게 된다. 이 결과 섬유화나 과치유(over-healing)가 일어나게 된다. 개 방 창상을 담배연기에 노출시키면 치유 조직 내로 섬유아세 포의 적절한 세포이동이 저해되어 봉합이 원활하게 일어나

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지 않을 수 있다.²⁴⁾ 부비동 내시경 수술 후 상처는 개방 창 상과 조건이 같아서 흡연이 비강 점막의 치유 과정에서 섬 유화나 과치유를 일으킬 것으로 생각된다. 본 연구를 보면 흡연자에서 부비동 내시경 수술 후 재발이 많다는 보고는 흡연에 의해 비강 점막 치유의 이상에서 기인한 것으로 생 각할 수 있을 것이다.

결 론

비용종의 상피세포와 섬유아세포에 CSE를 처리하였을 때 MMP-9, TIMP-1, VEGF의 유의한 증가는 없었다. 따라서 흡연이 MMP-9, TIMP-1, VEGF를 통한 비용종 형성에 의 미 있는 역할을 하지 않는 것으로 생각된다.

중심 단어：비용종·흡연·담배연기추출물·상피세포·섬 유아세포.

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