이러한 면역세포 중 대식세포는 비용종에서 가장 풍부한 선천면역세포로, 상피 완결성 유지와 점막 항상성에 필수적인 역할을 한다[2, 3]. 대식세포는 높은 가소성(plasticity)과 이질성(heterogeneity)을 가지며, 자극 환경에 따라 전염증성 M1 또는 항염증성 M2 표현형으로 분화한다. 이 중 M2 대식세포는 factor XIII-A 분비를 통한 과도한 fibrin 침착, MMP9·VEGF 생성을 통한 조직 부종 및 세포외기질 분해 등 조직 리모델링에 기여하는 것으로 알려져 있다[4, 5]. 그러나 대식세포가 CRSwNP의 내형에 따라 어떻게 분포하고, 미세환경의 염증 자극에 어떻게 반응하는지는 아직 충분히 규명되지 않았다.

이에 (1) CRSwNP 내형에 따른 대식세포 아형의 분포, (2) 비용종 유래 대식세포가 IL-4, staphylococcal enterotoxin B(SEB), lipopolysaccharide(LPS)와 같은 대표적 염증 자극에 보이는 반응, 그리고 (3) 이들이 제2형 CRSwNP 병태생리에서 갖는 의미를 규명하고자 하였다.

내형에 따른 대식세포 아형의 분포

먼저 비용종 bulk RNA sequencing 데이터에 CIBERSORTx를 적용하여 22종의 면역세포 분율을 추정하였다(대조군, 비2형, 제2형 각 n=4, LM22 signature matrix 사용). 그 결과 대조군에 비해 제2형 CRSwNP에서 M2 대식세포 분율이 유의하게 증가하였다. 연령과 성별을 보정한 robust rank-based regression에서도 제2형에서 M2 대식세포의 유의한 증가가 확인되었으며(estimate=0.08, P=0.011), M1 대식세포의 변화는 유의하지 않았다. 반면 비2형에서는 M1(P=0.031)과 M2(P=0.027) 대식세포가 모두 유의하게 증가하는 양상을 보였다.

요약하면, 두 내형 모두에서 M2 대식세포가 대조군에 비해 증가하되, 제2형에서는 M2 우세, 비2형에서는 M1과 M2가 함께 증가하는 특징을 보였다. 이는 M2 대식세포가 CRSwNP 병인에 핵심적 역할을 한다는 기존 보고와 부합하는 결과이다[2, 3].

비용종 유래 대식세포의 기저 사이토카인 프로파일

다음으로 조직에서 CD14 microbead로 분리한 대식세포를 별도 자극 없이 배양한 후, 상층액에서 네 범주(제2형 관련, 호중구 관련, 전염증성, 조절성)의 사이토카인·케모카인을 다중 검사법으로 측정하였다.

기저 상태에서 가장 주목할 소견은 TSLP(thymic stromal lymphopoietin)가 내형과 무관하게 대조군에 비해 CRSwNP에서 높게 분비되었다는 점이다. 또한 CCL24/Eotaxin-2는 제2형에서, MMP9는 두 내형 모두에서 유의하게 증가하였다. 반면 IL-8/CXCL8, IL-6, TNF-α는 비2형에서 유의하게 상승하여 호중구성·전염증성 프로파일을 반영하였다. 이는 대식세포 자체가 이미 조직 미세환경에 따라 서로 다른 방향으로 분화·프라이밍(priming) 되어 있음을 시사한다.

염증 자극(IL-4, SEB, LPS)에 대한 반응

동일 검체에서 자극 전후를 짝지어 비교한 결과, 세 자극 모두 대식세포의 사이토카인 분비를 광범위하게 증가시켰으며, 그 반응 양상은 내형에 관계없이 대체로 유사하였다. 이는 조직 대식세포가 이미 분화된 상태임에도 강한 외부 자극에는 여전히 유사하게 반응할 수 있음을 의미하며, 질환 조절에서 환경 인자의 중요성을 뒷받침한다. 그러나 몇몇 매개체는 내형에 따라 뚜렷한 차이를 보였다.

• IL-4 자극: 제2형 관련 매개체(TSLP, BMP2), 조절성 사이토카인(IL-10), CXCL1이 두 내형 모두에서 상승하였다. 특히 OSM(oncostatin M)은 제2형 CRSwNP에서만 유의하게 증가하였고, T3 사이토카인인 IL-17A는 제2형에서 오히려 감소하였다.
• SEB 자극: BMP2가 두 내형 모두에서, TSLP는 제2형에서 상승하였다. 비2형에서는 CXCL1이 유의하게 증가하고 IL-6는 감소하였다.
• LPS 자극: OSM, TNF-α, IL-1β, IL-6, VEGF, IL-8/CXCL8, CXCL1, IL-10, TGF-β 등 대부분의 매개체가 내형과 무관하게 일관되게 증가하였다. 흥미롭게도 MMP9는 제2형 대식세포에서만 LPS 반응으로 유의하게 증가하였다.

정리하면, TSLP와 OSM의 증가는 제2형 미세환경(IL-4, SEB)에서 두드러진 반면, LPS는 내형에 관계없이 광범위한 염증·리모델링 매개체를 유도하였다.

제2형 CRSwNP 대식세포에서 TSLP와 OSM 발현

Ex vivo 결과를 조직 수준에서 검증하기 위해, CD163을 M2 대식세포 표지자로 사용하여 총 25검체(대조군 5, 비2형 10, 제2형 10)에 면역형광 염색을 시행하였다.

TSLP를 발현하는 CD163⁺ 세포의 수는 제2형 CRSwNP에서 대조군 및 비2형 모두에 비해 유의하게 높았으며, 연령·성별 보정 후에도 유의성이 유지되었다(estimate=12.04, P=0.005). CD163⁺ 세포 중 TSLP 발현 세포의 비율 또한 대조군 대비 제2형에서 유의하게 증가하였다(보정 후 P=0.038). 마찬가지로 OSM을 발현하는 CD163⁺ 세포의 수와 비율도 제2형에서 대조군에 비해 유의하게 증가하였다(보정 후 세포 수 P=0.007, 비율 P=0.041).

TSLP는 본래 상피세포 유래 사이토카인으로 제2형 면역반응을 개시하고 조직 호산구 증가를 촉진하며, 만성 염증 조건에서는 배상세포 증식과 점액 과분비, 조직 섬유화에도 관여하는 것으로 알려져 있다[6, 7]. OSM 역시 IL-4 신호와 시너지를 이루어 TSLP 발현을 증가시키고 기도 장벽 기능장애를 유발하며, 골형성(ossification)과 상피-중간엽 이행(EMT)에도 관여한다[8, 9]. 본 연구는 CD163⁺ 대식세포가 상피 외에 TSLP와 OSM의 또 다른 공급원이 될 수 있음을 제시한다.

병태생리학적 의의

종합하면, 제2형 CRSwNP에서는 M2 대식세포가 우세하게 분포하고, 이들이 IL-4나 SEB 같은 제2형 미세환경 자극에 반응하여 TSLP와 OSM을 증폭하는 대식세포 매개 증폭 고리(amplification loop)를 형성할 가능성이 있다. 이 고리는 이미 확립된 제2형 사이토카인 경로를 내형 편향적으로 강화함으로써, 조직 호산구 증가, 상피 장벽 결손, 그리고 BMP2와·OSM을 매개로 한 신생골형성(neo-osteogenesis)으로 이어질 수 있다[11,12]. 이는 제2형 CRSwNP의 높은 재발률과 불량한 예후를 설명하는 하나의 기전적 단서를 제공한다.

다만 몇 가지 한계도 함께 고려해야 한다. 첫째, CIBERSORTx는 광범위한 참조 유전자 세트를 기반으로 하지만 직접 검증을 완전히 대체하지는 못한다. 둘째, 표본 수가 상대적으로 적다. 셋째, ex vivo 분석(RNA-seq 포함)과 조직학적 분석에서 제2형 정의 기준이 달라 두 데이터 간 직접 비교는 신중해야 한다. 넷째, 분리 대식세포 순도가 약 70%로 비대식세포 오염의 영향을 완전히 배제하기 어렵고, 장기 임상 경과 자료와 기전 실험이 포함되지 않았다. 따라서 대식세포 유래 TSLP와·OSM이 임상 결과에 미치는 영향은 추가 연구를 통해 규명될 필요가 있다.

결론

본 연구는 제2형 CRSwNP에서 M2 대식세포의 분율이 증가하며, 제2형 비용종 유래 M2 대식세포가 제2형 미세환경에서 TSLP와 OSM을 높게 발현함을 보여주었다. 이 두 사이토카인은 제2형 CRSwNP의 병태생리에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 대식세포가 이들의 추가적 공급원이자 제2형 염증의 증폭자로 작용할 수 있음을 시사한다. 향후 대식세포 유래 TSLP와 OSM의 임상적 관련성과 작용 기전을 규명하는 후속 연구가 이어진다면, 제2형 CRSwNP에 대한 새로운 치료 표적 발굴로 이어질 수 있을 것이다.

References

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