Vol. 9, No. 2, June, 2002
류마티스 관절염 에서 제 2형 콜라겐에 대한 T림프구 증식반응과 염증지표 및 관절손상과의 관계
가톨릭대학교 의과대학 내과학교실, 가톨릭대학교 의과대학 방사선학과교실*
최진정・김완욱・조미라・이명수・서영일・민도준・김기준*・박성환・조철수・김호연
─A b s t r a c t─
T cell Proliferative Response to Type II collagen is related to Inflammatory Process
and Joint Damage in Rheumatoid Arthritis
Jin-Jung Choi, M.D.,Wan-Uk Kim, M.D., Mi-La Cho, MS, Myeung-Su Lee, M.D., Young-Il Seo, M.D., Do-June Min, M.D., MD,Sung-Hwan Park, M.D., Chul-Soo Cho, M.D., Ho-Youn Kim, M.D.
Institute of Immunobiology in Catholic Research Institutes of Medical Science, School of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Republic of Korea.
Ki-Jun Kim* Department of Radiology, Our Lady of Mercy Hospital, Incheon, Republic of Korea.
O b j e c t i v e: To investigate the role of T cell responses to type II collagen (CII) in disease progression in rheumatoid arthritis (RA).
M e t h o d s : T cell proliferative responses to bovine CII by peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from early RA patients (duration <5 years) were assayed by mixed lymphocyte culture. Clinical and laboratory variables includ- ing erythrocyte sedimentation rate (ESR) and C reactive protein (CRP) were examined at the time of sampling. Radiographic damage on hand X-rays was evaluated by the method of Steinbrocker and Sharp.
＜접수일 : 2002년 1월 4일, 심사통과일 : 2002년 4월 16일＞
※교신저자 : 김 호 연
서울특별시 서초구 반포동 505번지 가톨릭대학교 의과대학 내과학교실
Tel : 02) 590-2278, Fax : 02) 537-4673, E-mail : [email protected] Supported by grants from the Ministry of Health and Welfare of the Republic of Korea (No HMP-98-G-2-039).
서 론
2형 콜라겐에 대한 자가면역이 류마티스 관절염의 병인론에 중요한 역할을 할 것으로 알려져 왔다. 2형 콜라겐으로 감수성이 있는 마우스를 면역시키면 자 가면역성 다발관절염이 발생된다1 ). 2형 콜라겐에 반 응하는 림프구는 류마티스 관절염 환자의 관절 및 말초혈액 내에서 정상인에 비해 증가되어 있다2 , 3 ). 뿐 아니라 제2형 콜라겐에 대한 자가 항체가 류마티 스 관절염 환자의 혈청, 활액, 그리고 연골내에서 발
견된다4 , 5 ).
류마티스 관절염의 병인에 T세포 매개성 자가면역 반응이 중심적 역할을 할 것으로 생각된다. 예를 들 어, 류마티스 관절염의 동물 모델인 콜라겐 유도성 관절염이 유발된 마우스로부터 콜라겐 반응성 C D 4 + T세포주(cell line)를 얻은 후 관절염이 없는 미경험 마우스(naive mice)에게 주입할 경우 관절염이 유
발된다6 , 7 ). 최근 저자들은 류마티스 관절염에서 제2
형 콜라겐 혹은 면역 결정성 합성 펩타이드 ( i m m u n- odominant synthetic peptide) CII(255-274)에 대한 T세포 반응이 증가되어 있음을 규명하였다. 이 러한 증가는 류마티스 관절염의 초기에 보다 뚜렸하 였고, 말초혈액보다는 활액 내에서 더욱 빈번하고
강력했는데, 이러한 결과들은 2형 콜라겐에 반응하 는 T세포가 실험동물 뿐 아니라 인체 류마티스 관절 염의 발병에도 중요한 역할을 하고 있음을 시사한다.
류마티스 관절염에서 발견되는 활막염은 활막세포 의 비후와 염증세포의 침윤을 특징으로 한다. 활막 조직에는 자가 반응성 T세포(autoreactive T cell) 를 포함한 활성화된 T 혹은 B 림프구들이 침윤되어 있고, 그 결과로서 연골과 골이 파괴되어 진다. 제 1형 당뇨병과 다발성 경화증 등과 같은 자가면역질 환은 T세포가 질병의 발생에 중요한 역할을 한다는 점에서 류마티스 관절염과 유사한 특징을 가진다.
최근 이들 질환에서 자가 반응성 T세포들의 활성이 질병의 진행과 밀접한 관련이 있음이 알려져 왔으나8 - 1 0 ), 아직까지 류마티스 관절염에서 자가 반응성 T 세포 의 임상적 역할에 관해서는 알려진 바가 없다. 저자 들은 제2형 콜라겐이 질병과 관련된 자가항원이라고 가정할 때 제2형 콜라겐에 반응하는 T세포의 활성정 도가 질병의 경과를 나타내는 지표가 될 수 있을 것 으로 가정하였다. 이 가설을 입증하기 위해 저자들 은 류마티스 관절염 환자로부터 얻은 말초혈액 단핵 구에서 제2형 콜라겐에 대한 T세포의 반응성을 조사 하고 이 결과와 환자의 임상적, 검사실 및 방사선학 적 소견과의 연관성을 알아보고자 하였다.
R e s u l t s : In a cross-sectional study, patients (n=22) with positive T cell responses (stimulation index: SI≥2) had higher levels of CRP and ESR than those (n=21) not showing T cell responses. The number of damaged joints (by S t e i n b r o c k e r’s method) and damaged joint scores (by Sharp’s method) were sig- nificantly higher in patients with positive T cell responses than in those with- out. The joint space narrowing scores correlated well with T cell responsiveness to CII. Patients (n=15) with both positive T cell responses and RA-susceptible allotypes, HLA-DR1 or DR4, had greater damaged joint scores than the rest of patients (n=24).
Conclusion : T cell proliferative responses to CII are associated with inflam- matory activity and radiographic severity in RA. Our data suggest that CII reactive T cells may play an important role in the pathogenic process of joint damage.
Key Words : Rheumatoid arthritis, type II collagen, T cells, inflammatory activity, radiographic progressio
대상 및 방법
1. 대 상
미국 류마티스 학회에서 정한 류마티스 관절염 진
단기준1 1 )에 합당한 환자로 5년 이하의 유병기간을 갖
고 있는 4 3명의 류마티스 관절염 환자를 대상으로 연구를 수행하였다. 환자들의 평균연령은 4 5 . 1세 (범위 1 8 - 6 5세 )였고, 남자환자 1 0명, 여자가 3 3명 이었다. 평균 유병기간은 3 0 . 1개월(범위 5-58 개월) 이었다. 모든 투약은 T세포 증식반응측정 4 8시간 전 에 중단시켰다.
2. 세포분리와 항원
헤파린 처리된 말초혈액을 무균적으로 수집하여 RPMI 1640과 1 : 1로 희석시켰다. 말초혈액의 단핵 구는 Ficol-Hypaque(SG 1077) 으로 d e n s i t y gradient centrifugation 시켜서 분리하였다. Cell v i a b i l i t y는 trypan blue exlusion에 의해 95 %
이상임을 확인하였다. 동결건조 된 우형 제2형 콜라 겐(lyophilized bovine CII, a kind gift from Andrew H Kang, University of Tennessee, Memphis, TN)을 0.1N acetic acid에 1 mg/ml 의 농도로 녹인 후 50 mM Tris와 0.2M NaCl로 투석하여 0.2 μm micropore filter를 이용한 여과 과정을 통해 무균화 하였다.
3. 제2형 콜라겐에 대한 T세포 증식반응의 평가 세포는 RPMI-1640, 10 % fetal calf serum, 100 U/ml penicillin, 100 mg/ml streptomycin 그리고 2 mM L-glutamine 으로 구성된 세포배양 액(complete medium)에서 재 부유시켰다. 단핵구 는 anti-CD3 micro beads (Miltenyi Biotec, Auburn, CA)를 이용하여 T세포와 비T세포( n o n - T cell)로 분리시켰다. 비T 세포는 3000 Rads로 감마선 조사시킨 후 항원제시세포로 사용하였다. 각 배양은 T세포와 비T세포에 대해 각 96 round bot-
Fig. 1. Impact of HLA DR4 or DR1 positivity on the radiographic progression associated with positive T cell responses. Vertical axis indicates total damaged scores using Sharp method, in patients (n=15) with both HLA DR4(+) or DR1(+) and positive T cell response to CII, patients (n=13) with DR4 (+) or DR1(+), but negative T cell response to CII, patients (n=6) with DR4 (-) and DR1(-), but positive T cell response to CII, and patients (n=5) with all negative. Bars represent median levels. P value is the significance of differences in patients with both HLA DR4(+) or DR1(+) and T cell response to CII (+) versus the other patients.
P = 0 . 0 3
tom microtiter well plate에 t r i p l i c a t e로 1×1 05 / w e l l씩 분주하였고 40 μg / w e l l의 제2 형 콜라겐을 첨가하였다. 제2형 콜라겐에 대한 양의 대조항원으 로는 1 μg/well PHA(GIBCO BRL, Grand Island, NY)를 사용하였고 음의 대조항원으로는 40 μg/well 난 알부민을 사용하였다. 또한2형 콜라 겐의 면역 결정 부위 (immunodominant portion) 를 포함하는 합성 펩타이드인 CII (255-274);
2 5 5T G E B G I A G F K G E Q G P K G E B G2 7 4) (Emory
University Micro-chemical Facility, Atlanta, G A )를 10 μg / w e l l의 농도로 사용하였다1 2 ). 각 p l a t e는 5 % CO2, 37 °C에서 5일간 배양되었다.
배양종료 1 2시간 전에 3H-thymidine (NEN, Boston, MA) 0.5 μC i / w e l l을 넣은 후 cell har- v e s t e r로 수집하였고 세포내 결합된3H - t h y m i d i n e 의 양을 β-scintillation counter로 계측하여 자극 지수(stimulation indices, SI)로 표현하였다. SI 는 제2형 콜라겐항원이 없는 c p m평균값과 제2형 콜 라겐항원이 있는 c p m평균값간의 비( r a t i o )로써 계 산되었다. T세포의 증식반응은 2형 콜라겐에 대한 SI ≥ 2 이면서 c p m의 증가 (increase of cpm, Δc p m )가 1 0 0 0이상 일때 양성( p o s i t i v e )으로 간주 하였다.
4. 임상 및 검사실 평가
임상 및 검사실 평가는 검체의 수집과 동시에 수행 되었다. 임상적 변수로는 류마티스 관절염의 양상 (pattern), 미국 류마티스 학회가 제정한 기능적 평
가1 3 ), 류마티스 결절의 유무, 과거에 복용한 약제 등
을 사용하였다. 검사실 변수로는 적혈구 침강속도 (eythrocyte sedimentation rate, 이하ESR), C- reactive protein (CRP), 류마티스 인자 ( r h e u m a- toid factor, 이하 RF), 그리고 h e m o g l o b i n을 사용 하였다. 류마티스 인자는 n e p h e l o m e t r y에 의해 측 정되었고, 20 IU/ml이상일 경우에 양성으로 정의하 였다. ESR은 W e s t e r g r e n방법에 의해 혈액학 표준 화 국제위원회가 제안하는 방식에 따랐다.
5. 방사선학적 평가
말초 관절들의 방사선학적 평가 역시 검체의 수집 과 동시에 시행되었다. 말초 관절로는 수근관절 (wrists), 완골(carpal bones) 관절, 중수수지 (metacarpophalangeal) 관절, 근위지절 ( p r o x i- mal interphalangeal), 그리고 원위 지절( d i s t a l interphalangeal) 관절 등이 포함되었다. 관절 손 상은 S t e i n b r o c k e r1 4 ) 와 S h a r p1 5 )의 방법에 따라 점 수화하였다. Steinbrocker의 방법에 따라 1부터 4
Table 1. Demographic features and T cell proliferative responses in study patients.
Group tested, demographics Positive T cell response Negative T cell response
and T cell responses* (n=22) (n=21) P§
Female/male, number 16/6 17/4 N S
Age at diagnosis, years 46 (18-65) 48 (22-64) N S
Disease duration, months 31 (5-58) 33 (11-54) NS
T cell responses
Medium only, cpm 6345 (2120-15500) 5980 (3400-14200) N S CII response, SI† 2.3 (2.0-12.4) 1.5 (1.1-1.9) < 0 . 0 0 1 CII (255-274)‡, SI 2.1 (1.06-5.4) 1.4 (0.6-2.4) < 0 . 0 0 1 Ovalbumin response, SI 1.1 (0.8-1.8) 1.1 (0.9-1.7) N S PHA response, SI 8.8 (2.5-25.2) 11.4 (2.4-26.2) N S
*Data are presented as median (range) except sex.
†Stimulation index, cpm in wells containing antigen / cpm in wells without antigen. The SI ( 2 and a increase in cpm (Δ cpm) >1000 is defined as positive T cell response to bovine type II collagen (CII).
‡Synthetic peptide of a T cell reactive sequence.
§Significance of differences in patients with positive T cell response to CII versus those with negative responses. NS= not significant.
점까지로 하여, 1=연부조직 부종(soft tissue swelling), 2=골 미란 (erosions only), 3=골 미란 과 관절강내 협착(erosions and joint space nar- rowing [이하 JSN]), 그리고 4 =관절의 완전 파괴 혹은 강직 (total joint destruction or ankylosis) 로 표현되었다. 수정된 S h a r p의 방법에 따라 각 수 관절과 수근 관절의 1 7개 부위는 골 미란을, 18개 부위는 관절강 협착 ( J S N )을 평가하기 위해 사용되 었다. 손 X선 사진은 환자에 관한 정보나 제2형 콜 라겐에 대한 T세포반응결과를 알리지 않은 상태에서 한 명의 진단 방사선과 의사와 2 명의 류마티스 내 과 전문의에 의해 판독되었다. 방사선학적 소견에 대한 intra-observer variation coefficient (VC)
는 6% 이하였다.
6. HLA typing
각 HLA-DR allele은 reverse dot hybridiza- t i o n에 의해 유전자형화 시켰다. 속형 DR type의 유전자화를 위해 시발체( p r i m e r )와 소식자( p r o b e s ) 는 제 7차 International Histocompatibility Workshop and Conference1 6 )에 따라 제작되었다.
7. 통계 분석
자료들이 정규분포를 따르지 않아서, 중앙값과 범 위(median, range)를 이용해서 표현하였 다. 각 군간의 수식 자료비교는 Mann-Whitney rank
Table 2. Comparison of clinical and laboratory features, and medications used previously between patients with positive T cell responses to CII and those with negative T cell responses.
Group tested, clinical and Positive T cell response Negative T cell response
laboratory characteristics (n=22) (n=21) P
Pattern of RA, no.(%)
Intermittent 5 (22.7) 6 (28.6) N S
Continuous 17 (77.3) 15 (71.4) N S
Functional status, no.(%)
Class I 5 (22.7) 6 (28.6) N S
Class II 16 (72.7) 4 (66.6) N S
Class III 1 (4.5) 1 (4.8) N S
Rheumatoid nodules, no.(%) 7 (31.8) 4 (19.0) N S
Laboratory features
Anemia, n (%) 7 (31.8) 9 (42.9) N S
Rheumatoid factor, IU/ml* 80.3 (10.3-749.0) 52.0 (9.9-789.0) N S
ESR, mm/hour* 55 (17-112) 41 (5-104) 0 . 0 4 3
CRP, mg/liter* 22.3 (3.4-137.0) 9.9 (3.1-134.0) 0 . 0 2 6 Prednisone dose, mg/day* 5 (0-10) 5 (0-10) N S
% treated with
Prednisone 95.5 95.2 N S
Methotrexate 68.2 76.2 N S
Anti-malarial 59.1 57.1 N S
Sulfasalazine 36.4 23.8 N S
Bucillamine 27.3 23.8 N S
Gold 9.1 4.8 N S
No of second line drugs, %
≥3 13.6 9.5 N S
≥2 63.6 57.1 N S
DR4 positive (no.) 38.5 % (8/21) 55.6 % (10/18) N S DR4 or DR 1 positive (no.) 71.4 % (15/21) 72.2 % (13/18) NS
* Data are presented as median (range). See Table 1 for definitions.
sum test혹은 Kruskal-Wallis test를 이용하였 고, 범주형 자료분석은 chi-square test를 이용하였 다. 두 변수간의 상관관계는 S p e a r m a n’s rank correlation coefficient를 사용하였다. p 값이 0 . 0 5 이하일 때 통계적으로 유의한 것으로 판정하였다.
결 과
1. T세포 증식성 반응과 대상 환자의 특징 2형 콜라겐에 대한 T세포 반응은 4 3명의 류마티 스 관절염 (유병기간 5년 이내) 환자 중에 2 2명 ( 5 1 . 2 % )에서 양성( S I≥2 )이었다. T세포 반응 양성
환자군( n = 2 2 )과 음성 환자군 (n=21) 과의 비교에서 성별, 연령, 유병기간의 유의한 차이는 없었다 (표 1). 제2형 콜라겐에 대한 T 세포 반응 양성인 환자 군에서 음성반응을 보인 환자군에 비해 2형 콜라겐 의 면역 결정성 펩타이드 ( i m m u n o d o m i n a n t p e p t i d e )인 CII (255-274)에 대해 높은 자극 지수 (stimulatory index)를 나타내었다 (중앙값 [범위]
SI with CII (255-274): 2.12 [1.06-5.38] ver- sus 1.40 [0.58-2.40], p<0.001) (표 1). 또한 2 형 콜라겐에 대한 T세포 반응은 면역 결정성 펩타이 드 (immunodominant peptide)에 대한 T 세포 반응과 강한 순 상관관계가 있었다 (r=0.574, p<0.001).
Table 3. Radiographic severity of the patients with T cell responses to CII versus those without.
Group tested, Positive T cell response Negative T cell response radiographic findings* (n=22) ( n = 2 1 ) P
Number of damaged joints using Steinbrocker’s criteria
Erosions only 5 (0-10) 3 (0-11) 0 . 1 5 9
Joint space narrowing 11 (0-23) 2 (0-23) 0 . 0 2 2 Total joint destruction or ankylosis 0 (0-9) 0 (0-5) 0 . 1 2 0
Any damage† 16 (0-33) 5 (0-37) 0 . 0 1 9
Damaged joint score
using modified Sharp’s method.
Erosion score 4 (0-22) 3 (0-14) 0 . 1 5 2
Joint space narrowing score 21 (0-59) 0 (0-40) 0 . 0 0 4 Total damaged joint score‡ 25 (0-80) 3 (0-54) 0 . 0 1 1
* Data are presented as median (range).
†Sum of the number of joints with erosion, joint space narrowing, and total joint destruction.
‡Sum of erosion score and joint space narrowing score. See Table 1 for definitions.
Table 4. Association of HLA-DR types with radiographic severity of rheumatoid arthritis.
Group tested, HLA-DR4 and/or DR1 (+) HLA-DR4 and DR1 (-) radiographic findings* (n=28) ( n = 1 1 ) P
Number of damaged joints using Steinbrocker’s criteria
Any damage† 10.5 (0-37) 6 (0-26) N S
Damaged joint score
using modified Sharp’s method.
Total damaged joint score‡ 17.5 (0-80) 10 (0-44) N S
* Data are presented as median (range).
†Sum of the number of joints with erosion, joint space narrowing, and total joint destruction.
‡Sum of e rosion score and joint space narrowing score. See Table 1 and Table 3 for definitions.
그러나 2형 콜라겐에 대한 T세포 반응 양성 환자군 과 음성 환자군 사이에 배지, 난 알부민, 혹은 P H A에 노출 되었던 세포들의 자극지수에서는 서로 차이가 없었다(표1).
2. 제2형 콜라겐에 대한 T세포반응과 염증성 지표와의 상관분석
류마티스 관절염 환자에서 제2형 콜라겐에 대한 T 세포반응성의 임상적 의미를 알아보기 위해, T세포 반응 양성 환자군과 음성 환자군 사이에 임상적 및 검사실 지표와 투약력을 비교하였다. 표 2에 나타난 바와 같이, 양성 환자군과 음성 환자군 사이에 류마 티스 관절염의 임상 양상(간헐성 대 지속성), 기능적 상태, 류마티스 결절의 유무, 빈혈, 류마티스 인자 역가, 스테로이드 용량, 과거에 복용했던 D M A R D (methotrexate, anti-malarial drug, Sufasa- lazine, bucillamine, gold)의 수나 종류, HLA- DR4 혹은 D R 1양성 간의 유의한 차이는 없었다. 그 러나 T세포 반응 양성 환자군에서 음성 환자군에 비 해 C R P와 E S R의 중앙값이 의미 있게 높았다 ( C R P중앙값 : 22.3 [범위 3.4-137.0] versus 9.9 [범위 3.1-134.0], p=0.026, ESR중앙값 : 55 [범위 17-110] versus 41 [범위 5-104], p=0.043) (표2 ) . 3. 제2형 콜라겐에 대한 T세포반응과 방사선학적
중증도와의 관계
S t e i n b r o c k e r의 분류에 따라, 관절강협착 ( 3점) 을 보이는 관절의 수와 전반적으로 손상된 관절의 (overall damaged joints, 2-4점)수의 중앙값은 T 세포양성반응을 보이는 환자군에서 음성반응 환자군 에 비해 의미 있게 높았다(표3). 경증 손상관절 ( 2 점) 혹은 중증 손상관절 ( 4점) 수의 중앙값( m e d i- a n )은 T세포양성반응을 보이는 환자군에서 높은 경 향을 보였으나 통계학적인 의미는 없었다. 수정된 S h a r p의 분류에 따라 관절강 협착 점수와 총 손상 된 관절점수(total damaged joint score, 골 미란 점수와 관절강협착 점수의 합)역시 T세포양성반응 환자군에서 유의하게 높았다 (관절강협착 점수의 중 앙값 [범위] : 21 [0,59] versus 0 [0,40], p=0.004, 총 손상된 관절 점수의 중앙값 [범위] : 25 [0,80]
versus 3 [0,54], p=0.011) (표3). 또한, 점수화된 관절강협착 정도는 제2형 콜라겐에 대한 T세포반응
정도와 순 상관관계를 보였다 (r=0.305, p=0.05).
골 미란 점수의 중앙값은 T세포 양성반응을 보이는 환자군에서 높은 경향을 보였으나 배지, 난 알부민, 혹은 P H A에 의해 자극된 T세포의 증식정도는 S t e i n b r o c k e r나 S h a r p의 분류에 의한 방사선학적 중증도와 어떤 상관관계도 보이지 않았다 (자료로 제시되지 않음) .
4. HLA DR4 혹은 D R 1양성이 T세포양성반응과 관련된 방사선학적 진행에 미치는 영향 류마티스 관절염에 대한 감수성 대립유전자가 T세 포 반응성과 관련된 방사선학적 진행에 미치는 영향 을 조사하기 위해 D N A수집이 가능하였던 3 9명의 환자에서 HLA typing을 시행하였다. 먼저, HLA- DR4 혹은 D R 1양성과 T세포 증식반응의 유무와 비 교한 결과, 둘 간에 통계적인 유의성은 발견되지 않 았다 (자료로 제시되지 않음). 류마티스 관절염의 방 사선학적 진행과 관련이 되어 있다고 알려진 감수성 유전자형인 HLA-DR4 혹은 D R 1의 유무에 따라 방사선학적 위중도를 비교한 결과 감수성 유전자형 을 가지고 있는 경우 방사선학적 진행이 심한 경향 을 보였으나 통계적으로 유의하지 않았다(표 4). 연 구자들은 제2형 콜라겐에 대한 T세포반응성과 HLA-DR4 혹은 D R 1의 유무에 따라 전체 환자 ( n = 3 9 )를 4 군으로 나누었다. 제1군은 H L A DR4(+) 혹은 D R 1 ( + )이면서 제2형 콜라겐에 대한 T세포 양성 반응인 환자군 (n=15) ; 제2군은 H L A DR4(+) 혹은 D R 1 ( + )이지만 제2형 콜라겐에 대한 T세포 음성 반응인 환자군 (n=13) ; 제3군은 DR4(-) 와 D R 1 ( - )이지만 제2형 콜라겐에 대한 T 세포 양성 반응인 환자군 (n=6) ; 제 4군은 H L A 아형 및 제2형 콜라겐에 대한 T세포 반응 모두 음성 인 환자군 (n=4) 으로 정하였다. Sharp의 방법에 따라 4 군간의 방사선학적인 중증도를 비교 하였을 때, 제 1군 환자들은 제 2군에 비해 총 손상된 관절 점수(total damaged joint score)가 의미 있게 높 았으며 (p<0.05), 제 3군과 제 4군에 비해 총 손상 된 관절 점수가 높은 경향을 보였으나 통계적으로 유의성이 없었다 (total damaged joint scores의 중앙값 : 제 1군=26, 제2군=3, 제3군 =11, 제4군
=3). 또한 제1군과 1군을 제외한 나머지 3군들의 합 (제2군+제3군+제4군, n=24)으로 두 군을 나누어 골
미란, 관절강 협착, 총 손상된 관절 점수를 비교한 결과 1군에서 이들 값 모두가 의미 있게 높았다(골 미란 점수의 중앙값[범위] : 5 [1,21] versus 2.5 [0, 14], p=0.05; 관절강협착 점수의 중앙값[범위] : 23 [0, 59] versus 2 [0, 41], p=0.03; 총 손상된 관절점수의 중앙값[범위] : 26[0, 80] versus 4.5[0, 54], p=0.04) (그림1).
고 찰
류마티스 관절염의 원인물질은 아직까지 분명하지 는 않으나 연골의 구성성분 중 하나인 2형 콜라겐이 유력한 후보 물질로서 생각되고 있다. 그 근거로서 2형 콜라겐은 연골 내에 풍부하게 존재하며, 설치류 나 고등 영장류에서 파괴성 다발 관절염( d e s t r u c- tive polyarthritis)를 유발시킬 수 있기 때문이다
1 , 1 2 , 1 7 ). 저자들은 최근 골관절염이나 건강한 대조군에
비해 류마티스 관절염 환자에서 2형 콜라겐에 대한 T세포 증식반응이 의미 있게 증가되어 있음을 관찰 하였다3 ). 이 연구에서 저자들은 우형 2형 콜라겐에 대한 T세포 반응은 2형 콜라겐의 면역결정 부위인 CII (255-274) 혹은 인형 제2형 콜라겐과 강한 상 관관계를 가짐을 입증 한 바 있다.
본 연구에서 유병기간이 5년 이내인 비교적 초기 류마티스 관절염 환자에서 2형 콜라겐에 대한 T세포 증식 반응은 면역 결정부위를 포함하는 합성 펩타이 드인 CII (255-274)에 대한 T 세포반응과 강한 순 상관관계를 보였다. 이는 류마티스 T 세포에서 자가 항원으로서 면역 결정성 펩타이드 ( i m m u n o d o m i- nant peptide)가 2형 콜라겐 전체 분자와 유사한 정도로 인지될 수 있다는 이전의 결과를 확인시켜 주고 있다. 한편 제2형 콜라겐에 대한 T세포 양성반 응을 보이는 환자 군에서 T세포 음성반응을 보이는 환자 군에 비해 C R P와 E S R등과 같은 염증성 지표 가 높게 나타났다. 이는 말초혈액 단핵구 가운데 2 형 콜라겐에 반응하는 T세포의 수가 류마티스 관절 염의 염증성 상태에 따라 변하고 있음을 시사하고 있다. Jeng등1 8 ) 은 류마티스 관절염에서 얻은 활액 내 단핵구를 2형 콜라겐으로 자극할 경우 다른 종류 의 관절염 환자에서 분리된 단핵구에 비해 염증성 사이토카인 ( I L - 6와 I L - 1β)의 생성이 증가되어 있다 고 보고하였다. 최근 연구에서 저자들 역시 류마티
스 관절염 환자의 말초혈액 단핵구를 2형 콜라겐과 함께 배양하였을 때 발견되는 T세포 증식정도는 배 양액 상층액의 IL-2, IFN-γ, TNF-α그리고 I L - 1 2 농도와 순 상관관계가 있음을 관찰하였다1 9 ). 따라서 2형 콜라겐에 반응하는 T세포 증식반응은 T세포와 항원공여세포의 상호작용에 의해 생성되는 염증성 사이토카인 혹은 1형 사이토카인의 생성과 밀접히 관련되어 있다고 생각되며, 이로 인해 류마티스 관 절염이 악화되거나 E S R과 C R P의 상승이 일어날 수 있다고 생각된다. 임상적으로 류마티스 관절염 환자의 말초혈액에서 측정한 2형 콜라겐에 대한 T세 포 증식 반응은 관절염의 염증정도 ( i n f l a m m a t o r y a c t i v i t y )를 반영하는 지표로 활용될 수 있을 것으 로 생각된다.
T세포 매개성 자가면역질환이 진행되는 데에 자가 항원에 의해 활성화된 T세포의 활동성이 중요하다고 보고되고 있다. 예를 들어, 인슐린 의존성 당뇨병 환 자의 경우 말초혈액에서 베타세포항원에 대한 T 세 포 반응성 유무에 따라 베타세포의 파괴는 물론 질 환의 경과를 짐작할 수 있다고 보고되었다8, 20,21). 또 한, 중추신경계에 T세포와 대식세포가 침윤되는 만 성 염증성 질환으로 알려진 다발성 경화증( m u l t i p l e s c l e r o s i s )의 경우에도 질환이 악화됨에 따라 휴지기 T세포보다는 myelin basic protein (MBP)에 반 응하는 활성화된 T세포가 많이 발견된다고 한다9 ). M B P에 대한 자가 반응성 T세포는 클론성 증식을 하여 다발성 경화증의 병소에 주로 축적되어 있다1 0 ). 이러한 기존의 보고를 토대로 저자들은 다른 T세포 매개성 자가면역 질환과 유사하게 류마티스 관절염 에서도 T세포, 아마도 항원 특이적인T h 1세포의 활 성정도가 질병의 진행 정도를 예측하는 지표로서 활 용될 수 있을 것으로 가정하였다.
이를 입증하기 위해，저자들은 2형 콜라겐에 대한 T세포 증식반응을 측정할 당시에 촬영한 방사선학적 위중도와 T세포 증식정도를 비교하였다．결과 손 상된 관절의 수(Steinbrocker 분류)와 손상된 관절 점수 ( S h a r p의 분류)가 제 2형 콜라겐에 대한 T세 포 양성 반응 환자 군에서 의미 있게 증가됨을 발견 하였다. 제 2형 콜라겐에 대한 T세포 증식반응이 관 절파괴에서 주도적 역할을 하는 지 혹은 관절손상으 로부터 발생된 이차적인 결과인지를 결론 짓기는 어 렵다. 그러나 본 결과는 다른 T h 1매개성 자가면역
질환처럼 류마티스 관절염 환자에서도 2형 콜라겐에 대한 T세포반응이 질환 중증도 및 질환의 경과와 관 련되어 있을 수 있음을 시사한다8 - 1 0 , 1 9 - 2 1 ). 이와 관련하 여 2형 콜라겐에 대한 자가반응성 T세포를 선택적으 로 억제시키는 다양한 방법들- 예를 들어, 항원 특이 적인 관용유도 혹은 T림프구 수용체 백신치료- 은 류마티스 관절염의 진행을 억제하는 데에 유용할 수 도 있다고 생각된다.
류마티스 관절염 환자에서 연골분해산물로 알려진 a g g r e c a n의 V D I P E N과 NITEGE epitope들은 지 속적인 연골손상에 관여된다고 알려져 왔다2 2 ). 2형 콜라겐의 분해산물 중 하나인 2형 콜라겐 n e o p e p- t i d e의 소변 내 농도 역시 관절염의 염증정도 혹 은 방사선학적 진행과 관련되어 있다고 보고되었다
2 3 ). 본 연구에서 T세포양성반응을 보이는 환자 군에
서 총 손상된 관절의 수가 컸던 주된 이유는 이 환자 군에서 관절강 협착의 정도가 심했기 때문이었다.
뿐 아니라 제2형 콜라겐에 대한 T세포 반응 정도는 관절강협착의 중증도와 순 상관관계를 보였다. 이러 한 결과는 관절 내 연골의 손상정도와 2형 콜라겐에 대한 Ｔ세포 증식반응이 서로 관련이 있음을 시사한 다. 연골 손상 시 관절로부터 다량의 2형 콜라겐 혹 은 분해된 펩타이드들이 유리되게 된다．이들은 T 세포를 강력히 자극하게 되고 2형 콜라겐 반응성 T 세포의 소수 클론 팽창 (oligoclonal expansion) 이 일어날 수 있다. 동시에 반복적인 자극을 받아 과 다하게 증식된 T세포가 말초 혈액 내로 유입될 경 우, 말초혈액에서 측정된 T세포 증식정도는 관절 내 에서 존재하는 T세포의 2형 콜라겐 반응성을 대변해 줄 수도 있다. 이러한 가설을 뒷 받침해주는 몇 가지 보고가 있다. 먼저, 저자들은 관절 내에서 측정된 2 형 콜라겐에 대한 T세포 증식반응은 말초혈액 내 T 세포 반응과 강한 순 상관관계를 보임을 규명한 바 있다3 ). 둘째, 2형 콜라겐에 대해 반응하는 T세포수 용체의 βchain 유전자를 분석해 보면 말초혈액 내 에서 제2형 콜라겐에 반응하여 클론성 증식을 일으 키는 T세포중의 일부는 활액 내에서 클론성 증식된 T세포와 동일했다고 하며2 4 ), 한 관절 내에 축적된 T 세포 c l o n o t y p e s의 40 %는 동일한 환자의 다른 관 절에서도 발견되었다고 한다2 5 ). 종합하여 볼 때, 류 마티스 관절염 환자에서 말초혈액 내에 측정된 2형 콜라겐에 대한 T세포 반응성은 관절내 연골파괴 정
도를 일부분 대변해 줄 수도 있다고 생각되어 진다.
류마티스 관절염 환자에서 HLA-DRB1 아형 특 히 D R 1및 D R 4와 유전적 감수성간의 관련성에 대 한 많은 연구가 이루어졌다26, 27). 콜라겐 유도성 관절 염 모델에서 D R 4와 DR1 transgenic animal 이 제2형 콜라겐에 의한 관절염 유도에 민감하게 반응
했다2 8 ). 최근 저자들과 다른 연구자들은 H L A -
D R B 1 * 0 4 0 5과 같은 감수성 대립유전자( R A - s u s- ceptible allelles)의 존재가 류마티스 관절염의 중 증도 및 방사선학적인 진행을 나타내는 예후의 지표 가 되고 있음을 보고하였다29, 30). 따라서 H L A - D R 유형이 제2형 콜라겐에 대한 T세포반응과 관련되어 있는 방사선학적인 진행에 어떤 영향을 주는 지를 평가하는 것이 중요할 것으로 판단된다. 이에 대해 S n o w d e n등3 1 )은 HLA DR양성 여부가 2형 콜라겐 에 대한 T 세포 증식반응에 중요한 영향을 끼친다고 보고한 반면, Kammer와 T r e n t h a m등3 2 ) 은 H L A D R유형이 영향을 미치지 않는다고 보고하였다. 본 연구에서 저자들은 HLA DR4 혹은 D R 1이인자형 과 T 세포 증식반응과의 분석에서 서로 관계를 입증 할 수 없었는데 이는 이전에 연구자들의 결과와 일 치한다3 ). 그러나 이에 대해 아직 이견이 많고 연구 자들이 DR4 혹은 DR1 아형 ( s u b t y p e )에 대한 분 석을 수행하지 않은 관계로 본 연구 결과 만을 가지 고 DR type과 T 세포 증식반응과 무관하다고 결론 지을 수 는 없다. 본 연구에서는 2형 콜라겐에 대한 T세포 반응이 양성이면서 D R４ 혹은 D R 1와 같 은 감수성 이인자형(susceptible allotype)을 갖는 환자에서 방사선학적 진행이 보다 심했던 반면, T세 포반응 양성이거나 감수성 이인자형 만을 보이는 환 자들에서는 방사선학적인 중증도를 증가시키지 않았 다. 기존의 보고2 6 - 3 2 )와 본 연구결과를 종합하여 볼 때, HLA-DR유형과 2형 콜라겐에 대한 T세포반응 은 두 조건이 서로 독립적이지만 상승적으로 작용하 여 관절염을 진행시키는데 기여할 것으로 생각되나, 향후 보다 대규모 환자에서 추적조사가 필요할 것으 로 사료된다.
연구자들은 T세포 증식반응에 미치는 약물의 영향 을 최소화하기 위해 병용 투여된 약물을 실험 4 8시 간 전에 중단 하였다. 그러므로 T세포 양성 환자와 음성환자 간에 투여 된 약물의 빈도나 양에서 차이 가 없었다고 하더라도, 스테로이드를 포함한 항 류
마티스 약물의 중단에 의한 질병 활성도의 증가, 혹 은 역으로 T 세포 증식반응에 대한 D M A R D의 장 기적으로 효과의 가능성을 완전히 배제하기 어렵다.
이러한 이유로 2형 콜라겐에 대한 T 세포 증식반응 이 전적으로 질병 활성에 영향을 미쳤다고는 결론짓 기에는 미흡하다. 그러나 본 연구는 2형 콜라겐에 대한 T세포 증식반응의 임상적인 의의에 대한 최초 의 결과로서 2형 콜라겐에 대한 T림프구가 인체 류 마티스 관절염을 악화시키는데 관여한다는 보다 직 접적인 증거를 제시해 주었다는 점에서 의의가 있다 고 판단된다 .
이상을 요약하면, 초기 류마티스 관절염 환자에서 제2형 콜라겐에 대한 T세포 증식성 반응은 염증의 활동성(inflammatory activity) 및 방사선학적 진 행(radiographic progression), 특히 연골손상을 나타내는 관절강의 협착과 관련되어 있었다. 류마티 스 관절염 감수성 유전자는 2형 콜라겐에 대한 T세 포반응과 관련된 방사선학적 진행과 양의 상관관계 를 보였다. 본 연구결과를 통해 류마티스 관절염 환 자에서 제2형 콜라겐에 대한 말초혈액 내의 T림프구 반응성은 염증성 활동성을 평가하는 데 활용할 수 있으며 특히 유전적으로 감수성이 높은 환자에서 질 환의 중등도를 예측하는 데 유용하리라 본다. 향후 제2형 콜라겐에 반응하는 T 림프구는 류마티스 관절 염의 진행을 억제하는 중재적 치료의 표적이 될 수 있으리라 사료된다.
R E F E R E N C E S
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