Proliferative Properties and Cytokine Secretion of Lung Fibroblast Cell Lines of the Patients with Idiopathic Pulmonary Fibrosis

정상인 및 간질성 폐섬유증 환자들의 폐 병변내 섬유모세포주의 증식양상 및 Cytokine분비능에 관한 연구

Background: It is well known that various cytokines and growth factors secreted mainly from alveolar macrophages do the key role in the pathogenesis of IPF. But recently it has been known that structural cells like fibroblast can also release cytokines. So the phenotypic changes in fibroblasts of IPF may do a role in continuous progression of fibrosis. The aim of this study is to find out whether there is a change in the biologic properties of the lung fibroblasts of IPF. Subjects and Method: The study was done on 13 patients with IPF diagnosed by open or thoracoscopic lung biopsy and 7 control patients who underwent resectional surgery for lung cancer. Lung fibroblast cell lines (FB) were established by explant culture technique from the biopsy or resected specimen Result: Basal proliferation of the fibroblast of IPF(IFB) measured by BrdU uptake tended to be highter than control fibroblast(NFB) (0.212 0.107 vs $0.319{\pm}0.143$, p=0.0922), also there was no significant difference in proliferation after the stimulation with PDGF or 10% serum. On the contrary, the degree of inhibition in proliferation by PGE2 was significantly lower($33.0{\pm}13.1%$) in IFB than control($46.7{\pm}10.0%$, p=0.0429). The IFB secreted significantly higher amount of MCP-l($l574{\pm}1283$ pg/ml) spontaneously than NFB($243{\pm}100$ pg/ml) and also after the stimulation with TGF-$\beta$($3.23{\pm}1.31$ ng/ml vs $0.552{\pm}0.236$ ng/ml, p=0.0012). Similarly IL-8 and IL-6 seretion of IFB was significantly higher than NFB at basal state and with TGF-$beta$ stimulation. But after the maximal stimulation with IL-1,8, no significant difference in cytokine secretion was found between IFB and NFB. Conclusion : Above data suggest that the fibroblasts of IPF were phenotypically changed and these change may do a role in the pathogenesis of IPF.

연구배경: 특발성 미만성 간질성 패섬유증(IPF) 은 아직 밝혀지지 않은 원인에 의해 폐포염으로 시작해서 점차 섬유화로 진행하는 질병이다. 그동안 BAL 및 분자생물학적 기법으로 여러가지 cytokine 및 성장촉진인자가 분비되어 폐포염과 섬유화가 계속 진행되는 것으로 알려졌으나며 주로 폐포대식세포가 이러한 cytokine들을 분비한다고 생각되었다. 그러나 최근에 이제까지는 cytokine이나 growth factor 등의 작용을 받기만하는 피동적인 세포로 생각되었던 섬유모세포 풍도 직접 여러가지 매개물을 분비한다는 것이 알려지고 있으므로 IPF에서 폐포염을 지속시키고 섬유화를 일으키는 데에 섬유모세포가 중요한 역할을 할 것이라는 추측을 할 수 있다. 또한 IPF환자들에서는 섬유모세포 자체가 정상인의 세포와는 분열속도나 여러가지 조절인자들에 대한 반용이 다르기 때문에 섬유화가 계속 진행될 가능성도 있으나 이에 대한 연구는 그리 많지 않고 그 결과도 보고자마다 상이하였다. 이에 연구자들은 IPF환자들의 섬유모세포들이 질적으로 변화하였는지 알아보기 위하여 본 연구를 시행하였다. 대상 및 방법: 개흉 폐생검검사나 흉곽경을 통한 폐생검의 조직학적 검사로 IPF로 확진된 환자들 13명과 대조군으로는 폐절제술을 받은 폐암환자들 중에서 완전히 정상 폐조직이 포함되어 절제된 환자들 7명을 대상으로 하였다. 개흉 폐생검검사로 얻은 조직에서 섬유모세포를 분리 배양하여 IPF의 섬유모세포주를 만들고 이들 세포의 증식양상을 BrdU 법으로 측정하고 cytokine 의 분비양상을 ELISA법으로 측정하여 정상 폐조직에서 분리한 섬유모세포주와 비교 관찰하였다. 결 과: 1) 섬유모세포주의 증식 양상 : 아무 자극도 없는 기저 상태의 BrdU 섭취율은 환자군에서 높은 경향을 보였으나 ($0.212{\pm}0.107$ vs $0.319{\pm}0.143$) 통계학적인 의미는 없었고 (p=0.0922), PDGF나 10% serum으로 최대 자극을 한 경우에는 양군간에 전혀 차이가 없었다. 증식 억제제인 PGE$_2$를 첨가했을 때에 환자군에서 억제되는 정도가 $33.0{\pm}13.1%$로 대조군보다 ($46.7{\pm}10.0%$) 낮았고 (p=0.0358), dexamethasone의 경우에는 환자군에서 ($28.1{\pm}18.3%$) 약한 경향은 있었으나 대조군과 ($44.7{\pm}22.3%$) 통계적인 유의성은 없었다(p=0.097). 2) 섬유모세포의 cytokine 분비능 : IPF의 섬유모세포는 기저상태 및 TGF-$\beta$로 자극시에 MCP-1의 분비가($1.57{\pm}1.28$ ng/ml, $3.23{\pm}1.31$ ng/ml) 정상 섬유모세포보다 ($0.243{\pm}0.100$ ng/ml, $0.552{\pm}0.236$ ng/ml) 유의하게 높았고 (p=0.014, p=0.0012) IL-8과 IL-6분비도 비슷하게 IPF의 섬유모세포에서 증가를 보였다. 그러나 IL-1$\beta$자극시의 MCP-1, IL-8, IL-6분비는 통계적 유의성은 없었고, 기저상태에서의 TGF-$\beta$자체의 분비도 정상섬유모세포와 IPF사이에 차이가 없었다. 또한 TGF-$\beta$는 섬유모세포에서 MCP-1, IL-8, IL-6 모두의 분비를 증가시켰다. 결 론: IPF환자들에서는 폐섬유모세포 자체가 PGE$_2$ 등의 증식억제제에 대한 반응도 및 cytokine분비 양상이 정상 폐의 섬유모세포와 차이가 있어, 이러한 섬유모세포의 변화가 IPF의 발병기전에 관여될 가능성을 시사하였다.