Effects of (1→3),(1→6)-β-D-Glucan on wound healing

Abstract

[한글]

베타 글루칸은 다당류의 천연 물질로서, 면역 반응을 증가시키고 특히 창상 치유에 효과가 있는 것으로 알려져 왔다. 베타 글루칸의 창상 치유 효과와 관련하여 직접 또는 간접적인 경로의 두 가지 메커니즘이 제시될 수 있다. 그 첫 번째는 베타 글루칸이 섬유아세포의 표면에 존재하는 수용체를 통하여 세포가 이동하고 증식하도록 직접적으로 신호를 보낸다는 가설이다. 이미 베타 글루칸의 수용체가 포유류의 대식세포와 같은 단핵 세포 외에 사람의 진피 세포에도 적어도 둘 이상의 결합 부위를 갖고 있다는 사실이 보고 된 바 있다. 두 번째 가설은, 창상 이후 처리된 베타 글루칸이 대식세포를 자극하여 몇몇 사이토카인과 성장 인자를 분비하도록 하고, 이들이 섬유아세포가 창상 부위로 이동하고 증식하도록 신호한다는 가설이다. 대식세포로부터 분비되는 사이토카인과 성장 인자 중 TNF-α와 IL-6와 같은 염증 관련 사이토카인이나 TGF-β는 특히 창상 치유 과정에서 섬유아세포의 활동과 밀접한 관련이 있다. 이 연구에서는 (1→3),(1→6) 베타 글루칸이 창상 치유 과정 중 섬유아세포에 미치는 직, 간접적인 영향을 생체 내 그리고 생체 밖 실험을 통하여 평가하고자 하였다.섬유아세포의 증식과 이동 시험의 결과에서 (1→3),(1→6) 베타 글루칸은 사람의 성인 진피세포의 이동에는 효과를 갖지만, 증식에는 효과를 갖지 않았다. 또한 베타 글루칸은 대식세포를 활성화시켜 TNF-α와 TGF-β1의 분비량을 증가시켰으나, IL-6의 양은 증가시키지 않았다. TNF-α는 섬유아세포의 증식을 활성화시키고 콜라겐 합성을 자극하는 것으로 알려져 있다. 그리고 TGF-β1는 창상치유 과정에서 섬유아세포의 증식 및 이동과 세포외 기질의 생성을 증진시킨다. 따라서 이 결과는 베타 글루칸이 대식세포에 의한 사이토카인의 분비를 증가시킴으로써 창상치유에 영향을 미칠 수 있다고 제시한다. 생체 내 창상 치유 시험의 결과 베타 글루칸을 처리한 창상이 식염수나 콜라겐을 처리한 창상보다 빠른 수축을 보였다. 이러한 결과는 (1→3), (1→6) 베타 글루칸의 적용이 창상 치유를 증진하는데 유용하다는 것을 의미한다.결론적으로, 이러한 일련의 결과들은 (1→3), (1→6) 베타 글루칸이 직, 간접적인 경로 모두를 통해 섬유아세포를 활성화시킴으로써 창상치유에 효과가 있음을 제시한다.

[영문]β-Glucan is a natural product of glucose polymer, which has immune stimulatory activity, especially effective on wound healing. Relating with wound healing activity of β-glucan, two major mechanisms can be hypothesized as direct and indirect pathways. First hypothesis is that β-glucan directly signals fibroblasts to migrate and proliferate, through their receptors on fibroblasts. It was already reported that there are at least two β-glucan binding sites on normal human dermal fibroblasts other than immunocytes such as mammalian macrophage. Second hypothesis is that β-glucan, treated after the occurrence of wound, activates macrophages to release some cytokines and growth factors, which signal fibroblasts to migrate into wound sites and proliferate. Among those cytokines and growth factors secreted from macrophages, pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6) or transforming growth factor-β (TGF-β) are especially related with fibroblast activities in wound healing. In the present study, we evaluated the direct and indirect effects of (1→3),(1→6)-β-D-glucan on fibroblast for wound healing process through in vitro and also in vivo tests.The results of fibroblast proliferation and migration assay showed that (1→3),(1→6)-β-D-glucan have effect on the migration of adult human dermal fibroblasts, but no positive effect on proliferation. And β-glucan activated macrophages to upregulate the TNF-α and TGF-β1 secretion, but no significant difference was shown in the amount of IL-6. TNF-α is known to be mitogenic for fibroblasts and stimulate collagen biosynthesis. And TGF-β1 stimulates fibroblasts to proliferate, migrate and promote production of ECM during wound healing. These results suggested that β-glucan have effect on wound healing through cytokines and growth factor production by macrophages. In the result of in vivo wound healing assay, β-glucan treated wounds showed the faster contraction than saline or collagen treated wounds. This result means that topical administration of (1→3),(1→6)-β-D-glucan was useful to promote wound healing.In conclusion, these results suggest that (1→3),(1→6)-β-D-glucan could be helpful to wound healing by fibroblast activation through both direct and indirect pathways.