커피로 천식을 치료한다? - (1) 천식(asthma)의 기전

요즘은 다들 카페인을 매일 주기적으로 먹고있다고 해도 과언이 아니다. 아침에 마시는 커피 뿐만 아니라 차, 콜라, 에너지음료, 초콜릿, 아이스크림, 과자 등의 식음료에도 카페인이 들어있다.

일반적으로 카페인은 잠을 깨기 위해서 섭취하지만, 심혈관계, 소화계, 호흡계, 배뇨계, 중추신경계에도 영향을 미친다. 카페인은 심장기능을 향진하고, 천식치료에 효과적이며 소변배출을 돕고 단기기억(작업기억)을 향상시켜준다.

앞으로 카페인이 미치는 효과에 대해 다룰것이다. 그 중에서도 천식을 치료한다는 것에 중점을 두고 설명하려고 한다.

[1] 천식은 어떤 질병인가?

다들 천식에 대해서는 들어보았을 것이다. 영화 등의 매체에서 천식환자는 호흡이 어려워서 호흡보조기를 계속 갖고 다녀야 하는 사람으로 묘사된다.

 

호흡 보조기(inhaler) : 실제로는 약물이 안에 들어있고 그걸 흡입하는거다

천식의 대표 증상은 숨이차고 가슴이 답답하며 쌕쌕거리고 기침을 많이 하는 것이다. 이는 알레르기 반응 때문일수도 있고 바이러스 감염 때문일 수도 있다.

위 그림은 폐포가 있는 세기관지(bronchiole)의 정상 모습(좌)과 천식환자(우)에서의 모습을 비교한 그림이다. 천식환자의 세기관지는 정상인에 비해서 내경이 좁고, 세기관지를 둘러싼 평활근(bronchial smooth muscle, 기관지 평활근)이 수축되어있어 공기의 이동이나 기체교환이 어렵다. 당연히 호흡이 어려울 수 밖에 없다. 세기관지의 근육이 수축되어있고 내부에 점액질이 많아서 뭔가가 기도를 막고있는듯한 느낌에 가슴이 답답하고 기침을 많이 하게된다.

천식환자는 이처럼 기관지가 좁아져있고 예민하다. 여기서 예민하다는 것은 면역반응이 작은 자극에도 심하게 일어날 수 있음을 뜻한다.(hyper-reactivity)

[2] 천식은 왜 생기나? (천식의 발병기전)

천식의 기전은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 알레르기 때문에 생기거나 염증반응 때문에 생길 수 있다. 

(1) Immunopathogenesis (allergic)

기존에 천식하면 대부분 이 기전을 생각했다. 알레르겐(allergen)에 노출되어 알레르기 반응 때문에 생기는 천식이며 주로 어린아이의 천식의 원인이다.

기존의 고전적인 알레르기성 천식이 이 기전으로 발생하며 Ig E라는 항체를 매개로 일어난다. Ig E는 형질세포(plasma cell)이 분비한다.

이 기전은 크게 초기 반응과 후기반응으로 나눌 수 있다.

초기반응은 처음 1~2시간동안 일어나는 반응으로 알레르겐에 노출되어 생긴다. 알레르겐에 노출되어 Ig E가 기관지 점막에 있는 비만세포(mast cell)에 결합한 뒤, 알레르겐에 재노출 되었을 때 mast cell에서 여러 cytokine과 chemokine이 분비되어 천식이 유도되는 과정이다. 히스타민, Leukotrien C4, D4와 prostaglandin D2가 매개하며 급성 기관지수축(acute bronchoconstriction)을 유발한다.

후기반응은 알레르겐 노출 후 3시간부터 6시간 까지 발생하는 것으로 염증반응 때문에 생긴다. 먼저 기관지점막에 염증세포가 유입한 뒤 (neutrophil호중구, eosinophil호산구), T helper 2 cell에 의해 interleukin 5, 13이 생성된 뒤 B cell이 Ig E를 만들어 기관지 상피세포에서 점액 생성이 많아지고 기관지의 반응성(bronchial reactivity)이 상승해서 발생한다. IgE, IL-5, IL-13이 중요한 요인이다. 

(2) Bronchial hyperreactivity (non allergic)

(우) nonallergic

이는 기관지에서 염증반응이 과하게 일어나는 것을 의미하며 non allergic이고 거의 모든 천식환자가 hyper-reactivity가 있다. 치료 목적으로 염증반응을 억제하기 위해 ICS(=inhaled corticostroid)를 사용할 수 있다. ICS는 매우 효과적인 천식 치료제이다.

요약하면 천식을 일으키는 염증반응이 일어날 때

1. Ig E생성이 증가하고

2. IL-5와 IL-13의 생성이 증가하는데

이는 염증세포를 불러모으고 (eosinophil, mast cell, basophil)

술잔세포 화생(goblet cell metaplasia)을 일으켜 기관지 상피세포에서 점액질 분비가 증가한다.