대한소화기학회지 2007;49:123-125 □ SELECTED SUMMARIES □
요약: Ghrelin은 최근 몇몇 만성 염증 질환에서 항염증 작 용이 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 이론적으로는 ghrelin이 크론병을 비롯한 염증성 장질환에도 치료 효과가 있을 수 있으나 아직 자세히 연구된 바 없다. 이를 배경으로 이번 연 구는 염증성 장질환에 대한 ghrelin의 항염증 효과와 그 기 전을 마우스 장염 모델을 통해 알아보고자 하였다.
실험 방법으로 2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS) 또 는 5% dextran sulfate sodium (DSS)으로 유발시킨 마우스 대 장염에서 ghrelin의 항염증 작용을 조사하였다. 대장염 정도 는 체중 감소, 설사, 조직 소견을 통해 판정하였고, 대장염 에 대한 항염증 효과 기전을 밝히기 위해 다양한 염증 사이 토카인과 조절 인자를 측정하였다. Ghrelin은 복강 내로 주 사하였다.
실험 결과 ghrelin은 TNBS와 DSS로 유발시킨 마우스 장 염에서 체중, 설사, 생존율을 향상시킴으로써 장염을 호전 시켰다. 또한 ghrelin 투여군에서 장염의 육안 및 현미경 소 견이 호전되었으며, 염증 반응과 호중구 침윤도 유의하게 감소하였다. 특히 TNBS 대장염의 경우 대장염의 예방, 치 료, 재발 방지에 모두 대조군에 비해 효과가 있었고 이런 효 과는 용량 의존적으로 나타났다. 또한 치료 효과는 다양한 염증 매개체 조절을 통한 염증 반응과 T helper cell (Th) 1에 의한 자가 면역 반응의 하향 조절과 관계가 있었다. 추가로 조절 T 림프구(regulatory T cell, Treg)에서 분비되는 inter- leukin (IL)-10과 tumor growth factor (TGF)-β 발현을 증가시 켜 ghrelin의 작용 기전이 Th1 반응 감쇄 및 Treg 반응 회복 과 관련이 있음을 증명하였다. 또한 ghrelin 투여 후 성장 호 르몬과 인슐린 성장 인자(insulin growth factor-I, IGF-I)의 혈 청 농도가 변화가 없고, 성장 호르몬과 IGF-I 중화 항체로 생체 내에서 이 물질들의 효과를 차단했음에도 여전히 효과 가 있음을 보여줌으로써 ghrelin이 성장 호르몬과 IGF-1을 매개하지 않고 염증세포에 대한 직접적인 항염증 효과가 있 는 것을 증명하였다.
결론으로, 이번 연구에서 처음으로 ghrelin이 장 염증을 억제하고 점막 면역 상태를 정상으로 회복시키는 작용을 증 명하였다. 따라서 ghrelin이 크론병과 같은 염증성 장질환 치료제로서의 가능성이 있음을 제시하였고, 다른 Th1 매개 자가 면역 질환에서도 적용 가능성이 있음을 주장하였다.
해설: 크론병과 궤양성 대장염을 포함하는 염증성 장질 환은 반복적인 만성 장 염증을 일으키는 질환으로 아직 정 확한 원인과 병태생리가 밝혀지지 않았다.1 따라서 현재까 지 개발된 염증성 장질환 치료제들도 병태생리에 작용하여 완벽하게 장 염증을 조절할 수 있는 약제는 아직 없으며 상 당한 부작용을 감수하며 치료에 이용하고 있다. 이번 연구 와 같이 새로운 치료제 개발에 대한 연구는 염증성 장질환 의 병태생리 규명에 관한 연구와 더불어 현재 장 연구 분야 에서 연구가 가장 활발히 이루어지고 있는 분야이다.
Ghrelin은 1999년에 처음 보고되었듯이 비교적 최근에 알 려진 성장호르몬 수용체에 대한 내인 리간드로 28개 아미노 산으로 구성된 펩타이드이다. Ghrelin은 위에서 처음 발견되 었으며, 이전에 A 또는 X/A 유사 세포로 불렸던 세포에서 분비되고 면역 염색하면 위 기저부에 주로 염색된다. 소장 과 대장에서는 아주 약한 양성으로 염색되어 주로 위장 세 포로부터 분비됨을 알 수 있다.2,3 처음에는 이 펩타이드가 성장호르몬 분비, 에너지 소비, 그리고 비만 등과 관련된 것 으로 알려져 있었으나 최근 그 수용체가 면역 세포에서도 발견되면서 면역계에서 일정 역할을 담당할 것으로 추정하 고 있다. 실제로 그 후 진행된 연구 결과 단핵구와 내피 세 포에서 전염증 사이토카인 생성을 억제하는 효과가 있다고 밝혀져 ghrelin의 항염증 작용이 인정되었다.4,5 ghrelin의 항 염증 효과는 주로 심장 질환 연구에서 보고되어 왔으나, 이 번 연구는 처음으로 마우스 대장염 모델에서 치료 효과를 조사하여 염증성 장질환 치료제로서의 가능성을 알아보고 자 하였다.
실험 결과 ghrelin은 TNBS로 유발시킨 마우스 대장염에서 임상 증상, 조직 소견, 생존율을 호전시킴으로써 장염을 예 방하였다. 뿐만 아니라 장 염증이 완연히 진행된 후반기 경 과 중에도 효과가 있었고, 대장염의 재발을 줄여 관해를 유 지시켰다. 대장염 예방 효과는 DSS로 유발된 마우스 대장 염 모델에서도 나타났다. 이 연구가 좋은 논문에 실릴 수 있 었던 것은 연구 내용이 창조적이었던 것 외에도 이렇게 다 양한 임상과 유사한 상황에서 치료 및 예방 효과를 증명하 였기 때문이다. TNBS 유발 장염이 크론병과 임상 양상이나 기전이 비교적 유사하고, DSS 유발 장염은 궤양성 대장염 과 비슷하다는 것은 기존의 사실이다.6 또한 염증성 장질환
마우스 대장염에서 Gh r el in 의 치료 효과
( T h e r a p e u t i c A c t i o n o f G h r e l i n i n a M o u s e M o d e l o f C o l i t i s .
Ga s t r o e n t e r o l o g y 2 0 0 6 ; 1 3 0 : 1 7 0 7 -1 7 2 0 )
124 대한소화기학회지: 제49권 제2호, 2007
치료제로서 인정을 받으려면 질병 예방과 치료 효과뿐만 아 니라 이번 연구에서와 같이 질병 재발을 억제하는지 입증하 는 것도 중요하다. 따라서 이번 연구는 ghrelin의 치료 및 예 방 효과를 다각적인 방향으로 증명하였으므로 이 물질의 염 증성 장질환 치료제로서의 가능성을 비교적 신뢰성 있게 제 시하였다.
이번 연구에서는 TNBS로 유발된 마우스 대장염과 관련 된 염증 매개체 발현에 대해 ghrelin이 미치는 영향도 평가 하였다. 연구 결과 마우스 대장염에 대한 ghrelin의 광범위 한 항염증 효과는 대장 점막뿐만 아니라 대장 염증에 수반 된 전신적인 염증 반응을 감쇄시키는 것과 관련되어 있었 다. Ghrelin은 TNBS에 의해 증가된 전염증 사이토카인인 TNF-α, IL-1β, IL-6, MIP-2 등과 급성기 반응 물질(acute phase reactant)인 amyloid A 혈청 농도를 감소시켰다. 특히 ghrelin은 TNBS에 의해 발현이 증가된 Th1 사이토카인인 TNF-α와 IFN-γ는 억제하고, IL-10 발현을 증가시켰다. 이 결과는 IFN-γ를 생성하는 CD4 T 세포가 크론병 발생과 지 속에 중요한 역할을 하고 있다고 알려진 것을 감안할 때7 ghrelin의 장염 억제 기전을 일부 설명할 수 있다. 즉, ghrelin 의 마우스 장염에 대한 항염증 작용 기전이 Th1 반응을 차 단함으로써 이루어짐을 시사한다. 그런데 이번 연구 결과 ghrelin 치료가 IL-4 발현은 증가시키지 못했기 때문에 Th2 반응 상승과 관련이 있다기보다는 Treg 반응에 의했을 가능 성을 제시하였다. 이를 뒷받침하는 증거로는 ghrelin 투여가 IL-10과 함께 또 다른 Treg 세포에서 분비되는 TGF-β 발현 도 증가시킨 점이다. 그러나 ghrelin과 treg와의 관계를 증명 하기 위해서는 이번 연구 결과로는 불충분하며 추가 연구가 필요하다. 마지막으로 ghrelin의 항염증 효과가 이차적인 성 장호르몬과 IGF-I에 의한 항염증 효과였을 가능성을 배제하 기 위해 ghrelin 투여 후 두 가지 물질의 혈청 농도를 측정하 고, 성장 호르몬과 IGF-1 중화 항체로 생체 내에서 이 물질 들의 효과를 차단하여 ghrelin이 성장 호르몬과 IGF-1을 매 개하지 않고 염증세포에 대한 직접적인 항염증 효과를 나타 내는 것을 증명하였다.
위와 같은 실험 결과에도 불구하고 ghrelin이 과연 임상에 서 어떤 효과를 나타낼지는 추가 연구가 필요하다. 한 연구 에서 염증성 장질환 환자에서 아디포카인(adipokine)인 adi- ponectin, resistin과 ghrelin 농도는 상승되어 있고, leptin은 감 소되어 있었다.8 Leptin은 염증을 조장할 수 있는 물질로 알 려져 있는 점을 감안하면 염증 반응 때 보상 기전으로 leptin 은 감소하고 항염증 호르몬인 ghrelin이 증가된 것으로 생각 한다. 그러므로 이미 혈청 ghrelin이 상승되어 있는 염증성 장질환 환자에게 ghrelin을 투여하였을 때 어떤 효과를 나타 낼지 의문이다. 오히려 외인 ghrelin 투여 후 내인 ghrelin이 감소되어 염증 반응이 조장될 수 있을지도 모른다. 또한 다
른 연구에서는 ghrelin이 장 점막 세포에서 NF-κB 활성화를 통한 IL-8 발현을 증가시켰다.9 따라서 ghrelin이 항염증 작 용만 갖고 있다고 결론을 내리기는 무리가 있다. 한 가지 흥 미로운 점은 ghrelin 수용체가 정상적인 장점막 대식세포에 서는 발현되지 않고 염증 상태에서만 발현한다는 점이다.
장점막 대식세포는 toll-like receptor-4, triggering receptor ex- pressed on myeloid cells-1 등 다양한 염증 반응을 일으키는 수용체가 결핍되어 있는데 이는 아마도 장점막의 면역 관용 (intolerenace)과 관계가 있는 것으로 여겨진다.10,11 따라서 정 상 장점막 대식세포에서 ghrelin 수용체가 발현되지 않고 염 증이 있는 경우에만 발현하는 것도 ghrelin이 염증 반응을 유도할 수 있는 가능성을 완전히 배제할 수 없다.
결론으로, 이 연구에서 저자들은 마우스 장염 모델에서 ghrelin의 항염증 효과와 함께 그 기전을 다각적으로 증명하 여 이 물질이 새로운 염증성 장질환 치료제로서의 가능성이 있음을 주장하였다. 특히 그 기전으로 제시하였던 Th1 억제 및 treg 활성화는 염증성 장질환뿐만 아니라 다른 만성 염증 성 질환인 류마티스 관절염 같은 질환의 치료 접근에도 이 용할 수 있다. 추가 연구가 지속적으로 이루어져 ghrelin이 외에도 여러 아디포카인이 염증성 장질환에 미치는 영향을 조사하여 치료 효과를 증명하는 것은 치료제 개발뿐만 아니 라 이 질환의 병태생리를 접근하는 또 다른 방법이 될 수 있을 것이다.
(정리: 연세대학교 의과대학 내과학교실 천재희)
참고문헌
1. Isaacs KL, Lewis JD, Sandborn WJ, Sands BE, Targan SR.
State of the art: IBD therapy and clinical trials in IBD. Inflamm Bowel Dis 2005;11(suppl 1):3S-12S.
2. Kojima M, Hosoda H, Date Y, Nakazato M, Matsuo H, Kangawa K. Ghrelin is a growth-hormone-releasing acylated peptide from stomach. Nature 1999;402:656-660.
3. Date Y, Kojima M, Hosoda H, et al. Ghrelin, a novel growth hormone-releasing acylated peptide, is synthesized in a disti- nct endocrine cell type in the gastrointestinal tracts of rats and humans. Endocrinology 2000;141:4255-4261.
4. Dixit VD, Schaffer EM, Pyle RS, et al. Ghrelin inhibits lep- tin- and activation-induced proinflammatory cytokine expres- sion by human monocytes and T cells. J Clin Invest 2004;
114:57-66.
5. Li WG, Gavrila D, Liu X, et al. Ghrelin inhibits proinflam- matory responses and nuclear factor-kappa B activation in human endothelial cells. Circulation 2004;109:2221-2226.
6. Cooper HS, Murthy SN, Shah RS, et al. Clinicopathologic
천재희. 마우스 대장염에서 Ghrelin의 치료 효과 125
study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis.
Lab Inves 1993;69:238-249.
7. Strober W, Fuss IJ, Blumberg RS. The immunology of mu- cosal models of inflammation. Annu Rev Immunol 2002;20:
495-549.
8. Karmiris K, Koutroubakis IE, Xidakis C, Polychronaki M, Voudouri T, Kouroumalis EA. Circulating levels of leptin, adiponectin, resistin, and ghrelin in inflammatory bowel dise- ase. Inflamm Bowel Dis 2006;12:100-105.
9. Zhao D, Zhan Y, Zeng H, Moyer MP, Mantzoros CS, Poth- oulakis C. Ghrelin stimulates interleukin-8 gene expression
through protein kinase C-mediated NF-kappaB pathway in human colonic epithelial cells. J Cell Biochem 2006;97:1317- 1327.
10. Hausmann M, Kiessling S, Mestermann S, et al. Toll-like re- ceptors 2 and 4 are up-regulated during intestinal inflamma- tion. Gastroenterology 2002;122:1987-2000.
11. Schenk M, Bouchon A, Birrer S, Colonna M, Mueller C. Ma- crophages expressing triggering receptor expressed on myel- oid cells-1 are underrepresented in the human intestine. J Im- munol 2005;174:517-524.
