DOI : https://doi.org/10.1042/BSR20160187 원문
Abstract
Biomarker for prediction of development of low back pain, and disease progression in chronic conditions are virtually non-existent. In the present study, we examined evidence of inflammation in the peripheral blood and demonstrated significant changes in neuroinflammation markers in subjects with chronic low back pain in comparison with control subjects. The present study was performed using peripheral blood from subjects with chronic low back pain and age-matched control subjects. Western blotting, real-time RT-PCR, cell culture and in vitro assays were incorporated to perform the current study. We obtained evidence that the balance between proinflammatory and anti-inflammatory cytokines is misaligned, with decrease in interleukin-10 (IL-10) expression and increase in interleukin-6 (IL-6) expression. Furthermore, we demonstrated increase in CD16 monocyte expression. Cells were cultured under differential conditions to generate M1/M2 macrophages. In the macrophages, opioid secretory capacity was shown to be diminished. Finally, Dragon (repulsive guidance molecule b, RGMb) expression was shown diminished in M1 macrophages, which serves as a key transcriptional inhibitor of IL-6 expression. These biochemical and cellular alterations in chronic low back pain can serve as potential biomarkers for assessing disease initiation, intensity and progression.
요통의 발달 및 만성 질환의 질병 진행을 예측하기 위한 바이오마커는 사실상 존재하지 않습니다. 본 연구에서는 말초 혈액의 염증 증거를 조사하고 대조군과 비교하여 만성 요통이 있는 피험자에서 신경염증 표지자의 유의미한 변화를 입증했습니다. 본 연구는 만성 요통이 있는 피험자와 연령이 일치하는 대조군의 말초 혈액을 사용하여 수행되었습니다. 웨스턴 블로팅, 실시간 RT-PCR, 세포 배양 및 시험관 내 분석이 통합되어 현재 연구를 수행했습니다. 우리는 전염증성 사이토카인과 항염증성 사이토카인 사이의 균형이 인터루킨-10(IL-10) 발현 감소 및 인터루킨-6(IL-6) 발현 증가로 잘못 정렬되어 있다는 증거를 얻었습니다. 또한, CD16 단핵구 발현의 증가를 입증했습니다. 세포를 차등 조건에서 배양하여 M1/M2 대식세포를 생성하였다. 대식세포에서 오피오이드 분비 능력이 감소하는 것으로 나타났습니다. 마지막으로, Dragon(반발 유도 분자 b, RGMb) 발현은 IL-6 발현의 핵심 전사 억제제 역할을 하는 M1 대식세포에서 감소된 것으로 나타났습니다. 만성 요통의 이러한 생화학적 및 세포 변화는 질병 시작, 강도 및 진행을 평가하기 위한 잠재적인 바이오마커 역할을 할 수 있습니다.
Summary
본 연구의 결과는 요통과 함께 발생하는 신경 면역 염증의 메커니즘에 관한 몇 가지 새로운 증거를 제공합니다. 즉, 우리는 CD16 단핵구의 비율이 요통이 있는 피험자의 말초 순환에서 절대 발현이 증가한다는 것을 보여줍니다. 또한, IL-10의 말초 순환이 감소하는 반면 전염증성 사이토카인 IL-6은 상승한다는 것을 입증합니다. 염증성 세포의 증가, 염증성/항염증성 사이토카인의 불균형, 내인성 통증 억제 시스템의 기능 저하, 염증 조절 단백질의 감소 등 다각적인 변화로 나타났습니다. 연구진은 이러한 혈액 내 생화학적, 세포적 변화들이 만성 요통의 발병, 강도, 진행을 평가할 수 있는 객관적인 바이오마커로 활용될 수 있다고 제안합니다.
*내인성 회복 기전의 실패와 치료 타겟
본 연구는 만성 요통 환자에게서 내인성 통증 조절 및 회복 시스템이 제대로 작동하지 않고 있음을 시사합니다.
Opioid 시스템 저하: M2 대식세포에서 통증을 억제하는 β-엔도르핀의 분비와 mRNA 발현이 모두 감소한 것은, 우리 몸이 스스로 통증을 제어하는 능력이 떨어졌음을 의미합니다.
항염증 메커니즘 약화: IL-6 발현을 억제하는 Dragon(RGMb) 단백질의 발현 감소는 염증을 억제하는 자체 방어 기전이 무너졌음을 보여줍니다.
이는 재생치료가 단순히 세포를 주입하는 것에서 그치지 않고, 이러한 내인성 회복 기전을 다시 활성화시키는 방향으로 나아가야 함을 보여줍니다. 예를 들어, 면역 조절 능력이 뛰어난 중간엽 줄기세포(MSC) 치료는 불균형해진 사이토카인 환경(IL-6/IL-10 비율)을 정상화하고, M2 대식세포의 기능을 촉진하여 내인성 회복을 유도하는 전략을 고려할 수 있습니다.
만성 요통에 대한 재생의료적 접근이 성공하기 위해서는 척추 국소 부위의 재생뿐만 아니라, 환자의 전신적인 염증 상태를 반드시 고려하고 조절해야 한다는 핵심적인 메시지를 전달합니다. 본 연구에서 제안된 바이오마커들은 이러한 통합적 치료 전략을 수립하고 실행하는 데 있어 핵심적인 도구가 될 것입니다.
DOI : https://doi.org/10.1042/BSR20160187 원문
Abstract
Biomarker for prediction of development of low back pain, and disease progression in chronic conditions are virtually non-existent. In the present study, we examined evidence of inflammation in the peripheral blood and demonstrated significant changes in neuroinflammation markers in subjects with chronic low back pain in comparison with control subjects. The present study was performed using peripheral blood from subjects with chronic low back pain and age-matched control subjects. Western blotting, real-time RT-PCR, cell culture and in vitro assays were incorporated to perform the current study. We obtained evidence that the balance between proinflammatory and anti-inflammatory cytokines is misaligned, with decrease in interleukin-10 (IL-10) expression and increase in interleukin-6 (IL-6) expression. Furthermore, we demonstrated increase in CD16 monocyte expression. Cells were cultured under differential conditions to generate M1/M2 macrophages. In the macrophages, opioid secretory capacity was shown to be diminished. Finally, Dragon (repulsive guidance molecule b, RGMb) expression was shown diminished in M1 macrophages, which serves as a key transcriptional inhibitor of IL-6 expression. These biochemical and cellular alterations in chronic low back pain can serve as potential biomarkers for assessing disease initiation, intensity and progression.
요통의 발달 및 만성 질환의 질병 진행을 예측하기 위한 바이오마커는 사실상 존재하지 않습니다. 본 연구에서는 말초 혈액의 염증 증거를 조사하고 대조군과 비교하여 만성 요통이 있는 피험자에서 신경염증 표지자의 유의미한 변화를 입증했습니다. 본 연구는 만성 요통이 있는 피험자와 연령이 일치하는 대조군의 말초 혈액을 사용하여 수행되었습니다. 웨스턴 블로팅, 실시간 RT-PCR, 세포 배양 및 시험관 내 분석이 통합되어 현재 연구를 수행했습니다. 우리는 전염증성 사이토카인과 항염증성 사이토카인 사이의 균형이 인터루킨-10(IL-10) 발현 감소 및 인터루킨-6(IL-6) 발현 증가로 잘못 정렬되어 있다는 증거를 얻었습니다. 또한, CD16 단핵구 발현의 증가를 입증했습니다. 세포를 차등 조건에서 배양하여 M1/M2 대식세포를 생성하였다. 대식세포에서 오피오이드 분비 능력이 감소하는 것으로 나타났습니다. 마지막으로, Dragon(반발 유도 분자 b, RGMb) 발현은 IL-6 발현의 핵심 전사 억제제 역할을 하는 M1 대식세포에서 감소된 것으로 나타났습니다. 만성 요통의 이러한 생화학적 및 세포 변화는 질병 시작, 강도 및 진행을 평가하기 위한 잠재적인 바이오마커 역할을 할 수 있습니다.
Summary
본 연구의 결과는 요통과 함께 발생하는 신경 면역 염증의 메커니즘에 관한 몇 가지 새로운 증거를 제공합니다. 즉, 우리는 CD16 단핵구의 비율이 요통이 있는 피험자의 말초 순환에서 절대 발현이 증가한다는 것을 보여줍니다. 또한, IL-10의 말초 순환이 감소하는 반면 전염증성 사이토카인 IL-6은 상승한다는 것을 입증합니다. 염증성 세포의 증가, 염증성/항염증성 사이토카인의 불균형, 내인성 통증 억제 시스템의 기능 저하, 염증 조절 단백질의 감소 등 다각적인 변화로 나타났습니다. 연구진은 이러한 혈액 내 생화학적, 세포적 변화들이 만성 요통의 발병, 강도, 진행을 평가할 수 있는 객관적인 바이오마커로 활용될 수 있다고 제안합니다.
*내인성 회복 기전의 실패와 치료 타겟
본 연구는 만성 요통 환자에게서 내인성 통증 조절 및 회복 시스템이 제대로 작동하지 않고 있음을 시사합니다.
Opioid 시스템 저하: M2 대식세포에서 통증을 억제하는 β-엔도르핀의 분비와 mRNA 발현이 모두 감소한 것은, 우리 몸이 스스로 통증을 제어하는 능력이 떨어졌음을 의미합니다.
항염증 메커니즘 약화: IL-6 발현을 억제하는 Dragon(RGMb) 단백질의 발현 감소는 염증을 억제하는 자체 방어 기전이 무너졌음을 보여줍니다.
이는 재생치료가 단순히 세포를 주입하는 것에서 그치지 않고, 이러한 내인성 회복 기전을 다시 활성화시키는 방향으로 나아가야 함을 보여줍니다. 예를 들어, 면역 조절 능력이 뛰어난 중간엽 줄기세포(MSC) 치료는 불균형해진 사이토카인 환경(IL-6/IL-10 비율)을 정상화하고, M2 대식세포의 기능을 촉진하여 내인성 회복을 유도하는 전략을 고려할 수 있습니다.
만성 요통에 대한 재생의료적 접근이 성공하기 위해서는 척추 국소 부위의 재생뿐만 아니라, 환자의 전신적인 염증 상태를 반드시 고려하고 조절해야 한다는 핵심적인 메시지를 전달합니다. 본 연구에서 제안된 바이오마커들은 이러한 통합적 치료 전략을 수립하고 실행하는 데 있어 핵심적인 도구가 될 것입니다.