Effect of interleukin-1β on epithelial sodium channel(ENaC) and fluid absorption in normal human middle ear epithelial cells

Abstract

[한글]호흡기점막 상피세포에서의 수분의 이동은 체내 이온 이동에 의존한다. 호흡기점막 상피 세포의 연장인 중이 점막에서의 수분 이동 역시 여러 가지 이온 통로에 의해 조절된다. Amiloride-sensitive epithelial Na+ channels (ENaC)은 호흡기점막 상피세포에서 Na+ 이온수송에 있어 중요한 역할을 한다. 최근 들어 cytokine에 의해 호흡기점막 상피세포의 Na+ 이온 통로가 억제된다는 보고가 늘고 있다. 그 중 IL-1β는 염증 반응에 있어 중요한 cytokine으로서 삼출성 중이염환자의 중이강 내에서 증가한다고 알려져 있다.저자들은 인체중이점막 상피세포에서 ENaC의 역할과 IL-1β가 ENaC에 미치는 영향을 그 작용기전과 함께 알아보고자 하였다.먼저 100 μl의 배양액을 인체중이점막 상피세포에 공급하고 그 흡수 정도를 측정하였고, IL-1β나 여러 가지 signal pathway의 inhibitor를 가감하며 Ussing chamber를 이용한 Amiloride-sensitive short circuit current를 측정하였다.강력한 ENaC blocker인 amiloride를 첨가 할수록 인체중이점막 상피세포의 수분 흡수는 감소되었다. 100 μM의 amiloride를 첨가하고 24시간 후에 86± 2.3 μl가 남아 있었다. Transepithelial short circuit current(Ite) 역시 IL-1β에 의해 감소되었는데 48시간 동안 10 ng/ml IL-1β 로 인체중이점막 상피세포를 처치한 결과 Ite 가 14.8± 1.9 μA/cm2 에서 9.8± 0.9 μA/cm2로 감소되었다. 그러나 PLC inhibitor (U73122, 10 μM), PKC inhibitor (Calphostin C, 10 μM) 또는 ERK inhibitor (PD98059, 10 μM) 로 먼저 전처치하면 Amiloride-sensitive current가 거의 정상 수준으로 되돌아왔다. 반면 p38과 JNKs inhibitors는 영향을 주지 못했다.이상과 같은 결과에서 ENaC이 인체중이점막 상피세포의 수분흡수에 있어 중요한 역할을 하고 IL-1β가 그러한 ENaC의 역할을 억제하며 이는 PLC-PKC-ERK pathway가 연관되어 있음을 알 수 있었다.

[영문]Liquid secretion and absorption by airway epithelia are driven by active transport of ions across the epithelial barrier via ion channels. The middle ear epithelium, an extension of airway epithelia, has been found to be able to absorb and secrete electrolytes by various ion channels. An amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC) is the rate-limiting step for Na+ transport in airway epithelial cells. Recently, accumulating evidences showed that cytokines inhibit fluid absorption by suppression of Na+ channel in airway epithelial cells. Interleukin (IL)-1ss is one of the important cytokines in the inflammatory process and increased levels of IL-1ss have been reported in the effusion of otitis.In this study, we tried to investigate the role of the ENaC in fluid absorption in normal human middle ear epithelial (NHMEE) cells, the effects of IL-1ss on ENaC expression and the underlying signal pathway.We measured remained volume after application of 100 μl of fluid to the luminal side of NHMEE cells. Amiloride-sensitive short-circuit current, was measured with/without IL-1ss and various inhibitors treatment using a Ussing chamber.Addition of amiloride, a potent ENaC blocker, in luminal membrane of NHMEE cells decreased the fluid absorption in a dose-dependent manner. At 24 hrs after treatment of 100 μM of amiloride, 86± 2.3 μl of fluid remained. Transepithelial short circuit current (Ite) decreased with IL-1ss treatment. Treatment for 48 hrs with 10 ng/ml IL-1ss reduced the Ite from 14.8± 1.9 μA/cm2 to 9.8± 0.9 μA/cm2. However, when the NHMEE cells were pretreated with PLC inhibitor (U73122, 10 μM), PKC inhibitor (Calphostin C, 10 μM) and ERK inhibitor (PD98059, 10 μM) respectively, the amount of amiloride sensitive current was reversed to the control level. But both p38 and JNKs inhibitors did not affect.These results suggest that ENaC has an important role in fluid absorption in NHMEE cells and IL-1ss suppresses ENaC-dependent fluid transport and PLC-PKC-ERK pathway are involved in IL-1ss induced ENaC suppression.