매독균 47kDa 항원이 혈관 내피세포 표면 유착분자 발현과 T 림프구 유착에 미치는 영향

Abstract

[한글]

매독은 Treponema pallidum(T.pallidum)에 의해 다양한 임상양상을 보이며, 병리조직학적으로 혈관 내피세포의 변화와 혈관주위염 등의 소견을 보이는 만성 성인성 질환이다. 혈관 내피세포는 백혈구 이동, 복귀 및 염증반응에서 중요한 역할을 한다. 혈관 내피세포에 대한 T 림프구의 유착은 생물학적 반응 조절물질에 의해 조절되며 intercellular cell adhesion molecule-1(ICAM-1), vascular cell adhesion molecule-1(VCAM-1), E-selectin 등의 세포유착분자에 의해 중개된다. 매독 병변은 살아 있는 매독균 자체 뿐 아니라 매독균의 항원에 대한숙주의 면역반응에 의해서도 유발된다. 매독균 47 kDa 항원은 매독균 감염에 중요한 생물학적역할을 할 것으로 시사되어 왔다. 본 연구에서는 매독균 47 kDa 항원이 매독균 감염의 발병기전에 미치는 역할을 알아보고자 면역형광 유량 세포분석과 효소 면역표지법으로 매독균 및 매독균 47kDa 항원을 첨가하고 배양한 인체 진피 미세혈관 내피세포(human dermal micro-vascular endothelial cells: HDMEC) 표면 세포유착분자 발현 변화를 관찰하고 HDMEC에 대한 T 림프구 유착실험을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. T. pallidum을 첨가하고 배양한 HDMEC 표면에서 ICAM-1 분자 발현이 자극 전에 비해 유의하게 증가하였고, VCAM-1과 E-selectin 분자 발현이 관찰되었으며, 이러한 유착분자의 발현은 첨가한 T. pallidum의 수에 비례하여 증가하였다.

2. 비병원성 균주인 T. phagedenis, T. refringens, T.denticola 혹은 비활성화시킨 T. pallidum을 첨가하고 배양한 HDMEC 표면에서 자극 전에 비해 ICAM-1, VCAM-1 및 I-selectin 분자 발현의 유의한 변화를 관찰할 수 없었다.

3. 매독균 47kDa 항원을 첨가하고 배양한 HDMEC 표면에서 ICAM-1 분자 발현이 증가하였고 VCAM-1과 E-selectin 분자 발현이 관찰되었으며, 발현 양상은 매독균 47kDa 항원의 용량 의존성으로 증가하였다.

4. 매독균 47kDa 항원을 첨가하고 배양한 HDMEC 표면에서 ICAM-1과 VCAM-1 분자발현은 4시간 후부터 증가하여 24시간에 최대치에 도달한 후 48시간까지 지속되었으며, E-selectin 분자 발현은 1시간 후부터 증가하여 4시간째에 최대치에 도달하였다가 48시간 후에는 발현을 관찰할 수 없었다.

5. 매독균 47kDa 항원을 첨가하고 배양한 HDMEC 표면 ICAM-1과 VCAM-1 분자의 발현 증가는 항 TNF-α 항체 또는 항 IL-1α 항체 처치에 의해 유의하게 억제되었다.

6. 매독균 47kDa 항원을 첨가하고 배양한 HDMEC에 대한 T 림프구 유착은 배양 1시간 후부터 증가하기 시작하여 4시간 후에 최대치에 도달하였다가 48시간까지 지속되었다.

7. 매독균 47kDa 항원에 의한 HDMEC에 대한 T 림프구의 유착 증가는 항 ICAM-1 항체와 항 VCAM-1 항체 처치에 의해 유의하게 억제되었다.

8. 매독균 47kDa 항원에 의한 HDMEC에 대한 T 림프구의 유착 증가는 항 TNF-α 항체 또는 항 IL-1α 항체 처치에 의해 유의하게 억제되었다.

이상의 결과로 매독균과 매독균 47 kDa 항원이 인체 진피 미세혈관 내피세포 표면 ICAM-1,VCAM-1 및 E-selectin 분자 발현의 변화를 유도하고 T 림프구 유착을 조절함으로써 매독의 면역학적 발병기전에 관여할 것으로 생각되며 이 과정에 혈관 내피세포로부터 생성된 TNF-α와 IL-1α가 관여할 것으로 사료된다.

[영문]

Syphilis is a chronic, systemic sexually transmitted disease caused by the spirochetal bacterium Treponema pallidum subsp. pallidum(T. pallidum) with clinical features including various cutaneous lesions and systemic involvement. Histopathologically, perivasculitis and endothelial cell abnormalities are observed. In inflammatory and immune reactions, vascular endothelial cells act as key effecters. In such reactions the binding of leukocytes to endothelial cells is governed by the expression of cell adhesion molecules such as intercellular cell adhesion molecule-1(ICAM-1), vascular adhesion molecule-1 (VCAM-1) and I-selectin.

Their expressions are regulated by biological response modifiers and the resulting regulation of the binding of inflammatory cells plays an important role in determining the progression of acute and chronic inflammatory responses. Syphilitic lesions are induced net only by virulent T. pallidum but also immune reaction to the antigen of T. pallidum. It has been suggested that the T. pallidum-specific 47 kDa lipoprotein may play an important role in the pathogenesis of syphilis.

The present study utilized the immunofluorescence flow cytometry and the enzyme-linked immunosorbent assay to observe the changes in the expressions of ICAM-1, VCAM-1, and E-selectin on human dermal microvascular endothelial cells(HDMEC) following incubation with either virulent T. pallidum or the 47 kDa antigen. For the evaluation of the ability of adhesion molecules to mediate T lymphocytes' adhesion to HDMEC, the binding assay of T lymphocytes to HDMEC has been performed after stimulation of HDMEC with the 47 kDa antigen.

1. Expression of ICAM-1 on HDMEC increased significantly after stimulation with virulent T. pallidum and those of VCAM-1 and E-selectin were also induced. The expressions increased in a dose dependent manner with increasing cell number of T. pallidum.

2. Expressions of ICAM-1, VCAM-1 and E-selectin on HDMEC did not change after stimulation with non-pathogenic treponemes such as T. phagedensis, T. refringens, and T. denticola or heat-in-activated T. pallidum.

3. Expression of ICAM-1 on HDMEC increased significantly after stimulation with the 47 kDa antigen and those of VCAM-1 and E-selectin were also induced. The expressions increased in a dose dependent manner with increasing concentration of the 47 kDa antigen.

4. After stimulation with 47 kDa antigen the expressions of ICAM-1 and VCAM-1 on HDMEC increased significantly at 4 hours, reaching a peak at 24 hours and persisted until 48 hours. Expression of E-selectin was induced at 1 hour after stimulation

with a peak at 4 hours, but was not detectable after 48 hours.

5. Expressions of ICAM-1 and VCAM-1 on HDMEC after stimulation with the 47 kDa antigen decreased significantly by treatments with anti-TNF-α antibody or anti-lL- 1α antibody.

6. After stimulation with the 47 kDa antigen adherence of T lymphocytes to HDMEC increased significantly at 1 hour with a peak at 4 hours and persisted until 48 hours.

7. Adherence of T lymphocytes to HDMEC after stimulation with the 47 kDa antigen decreased significantly by treatment with anti-ICAM-1 antibody, anti-VCAM-1 antibody, anti-TNF-α anti-body or anti-IL- 1α antibody.

These data show that virulent T. pallidum or T. pallidum-specific 47 kDa antigen are capable of stimulating HDMEC to increase the expression of ICAM-1, VCAM-I and E-selectin on their membranes and thereby to promote adherence of T lymphocytes. The whole process may play an important role in the immunopathogenesis of syphilis and it is likely that TNFr and IL-1α are involved.