Comparison of Asthma Biomarkers in School Children

국문 초록 (Abstract)

목적: 본 연구는 학령기 소아를 대상으로 혈청 호산구 유래 신경독소 (Eosinophil‐Derived Neurotoxin, EDN), 호산구 양이온 단백질(Eosinophil Cationic Protein, ECP), 및 호기산화질소(Fractional Exhaled Nitric Oxide, FeNO)의 농도를 분석하여 천식, 알레르기비염 및 알레르기 감작과의 연관성을 평가하였다. 또한, 해당 바이오마커의 천식 진단 및 예측 능력을 평가하여 임상적 유용성을 검토하고, 질병의 예방 및 개인 맞춤형 치료 전략의 임상적 적용 가능성을 확대하고자 한다. 방법: 2016년부터 2022년까지 일본 미에국립병원(Mie National Hospital, Mie, Japan)을 방문한 6세 이상 18세 이하의 학령기 아동 270명을 대상으로 후향적 연구를 진행하였다. 환자들은 일본 소아천식 및 알레르기비염 가이드라인(Japanese guidelines for childhood asthma and allergic rhinitis)에 따라 천식군(Asthma diagnosis), 알레르기비염군(Allergic Rhinitis but no asthma diagnosis), 흡입항원 감작군(Sensitized to aeroallergens but no asthma or allergic rhinitis diagnosis), 대조군(Control group)의 4개 그룹으로 분류되었다. 대상자 중 4주 이내 호흡기 감염이 있었거나 비알레르기성 만성 질환을 가진 경우는 제외하였으며, 혈청 EDN, ECP 및 FeNO 농도를 측정하여 바이오마커와 질환 간의 연관성을 평가하였다. 결과: EDN, ECP, FeNO 세 바이오마커는 모두 질환군에서 대조군보다 유의하게 상승하였다. 특히 혈청 EDN 농도는 천식군에서 다른 그룹들보다 가장 높게 나타났으며(p = 0.0001), 천식 진단 예측에서 가장 높은 민감도(91.2%) 와 특이도(57.2%)를 보였다. 결론: 혈청 EDN, ECP 및 FeNO 수치는 모두 천식 환자에서 증가된 기도 염증 활성도와 관련이 있었으며, 특히 혈청 EDN은 천식 환자에서 진단 정확도와 예측력이 가장 우수한 지표로 확인되었다. 또한 혈청 ECP 역시 진단 예측력을 보여주었으며, FeNO 측정은 천식 진단을 보조하는 도구로 활용될 수 있을 뿐만 아니라 EDN과 함께 천식 모니터링을 위한 바이오마커로서의 가능성을 나타내었다. 앞으로도 천식 진단과 관련된 지속적인 연구는 학령기 아동 및 청소년의 임상 진단과 치료에 있어 보다 정밀하고 개인 맞춤화된 치료 전략을 개발하며, 예방 중심의 의료 실현에 기여할 것으로 생각된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Objectives: Asthma is a common chronic airway inflammatory disease in children, and its diagnosis in school-aged children presents significant challenges due to variable symptoms and overlapping conditions. This study aims to evaluate the clinical utility of serum eosinophil-derived neurotoxin (EDN), eosinophil cationic protein (ECP), and fractional exhaled nitric oxide (FeNO) as biomarkers to improve the accuracy of asthma diagnosis. Methods: A total of 270 children aged 6 to 18 years were retrospectively recruited and stratified into 4 diagnostic groups: 1) asthma; 2) allergic rhinitis (AR) without asthma; 3) sensitized to aeroallergens without asthma or AR; and 4) healthy controls. Serum levels of EDN, ECP, and FeNO were measured, and their associations with disease status were analyzed. Results: Serum concentrations of EDN, ECP, and FeNO were significantly elevated in the disease groups compared to healthy controls. In particular, serum EDN concentrations were markedly higher in the asthma group relative to the other groups. Serum EDN indicated superior predictive validity for asthma diagnosis, with a sensitivity of 91.2% and a specificity of 57.2%, and significant correlations were observed among the biomarkers. Conclusions: Elevated levels of serum EDN, ECP, and FeNO were significantly associated with disease activity. Among these biomarkers, serum EDN demonstrated the highest diagnostic accuracy for pediatric asthma, supporting its potential as a primary biomarker for diagnosis and monitoring. Serum ECP also exhibited predictive value for asthma. Although FeNO showed lower specificity, it remains a valuable adjunctive tool when used in combination with EDN to support asthma diagnosis and assess airway inflammation.

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction 1
• II. Objectives 6
• III. Materials and Methods 7
• IV. Results 12
• V. Discussion 24
• VI. Conclusion 33
• References 34
• Acknowledgements 41