사람 태아 성상세포에서 니코틴에 의한 종양괴사인자(TNF-α)의 발현 억제작용

Abstract

[한글]니코틴은 사람 대식세포에서 interleukin 2 (IL-2)와 종양괴사인자 (tumor necrosis factor-alpha; TNF-α)가 생성되는 것을 억제하는데, 이러한 억제작용은 cytokine 유전자 발현 중 전사단계에서 전사인자의 활성을 억제함으로써 일어난다. 이러한 니코틴의 면역반응 억제작용은 아프타성궤양 및 궤양성대장염, 알레르기성폐포염, 건초열 등에서도 보고되고 있다. 만일 중추신경계에서도 위와 같은 니코틴의 면역억제 작용이 일어난다면 다발성경화증과 같은 면역반응 매개질환의 치료에 새로운 전기가 마련될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 중추신경계의 여러 면역반응 매개질환의 병태생리에 대한 이해를 넓히고자, 이미 알려진 니코틴의 cytokine 생성억제가 사람 중추신경계의 성상세포에서도 일어남을 확인하고 그 억제기전을 밝히고자 하였다. 이를 위하여 사람 태아 성상세포에 다양한 농도의 니코틴과 IL-1β를 처리한 다음 TNF-α mRNA의 발현 정도와 NF-κB의 활성을 비교, 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.1. 사람 태아 성상세포를 0.1-20 ㎍/㎖의 니코틴으로 처리해 본 결과 10 ㎍/㎖ 이상의 농도에서 세포독성능이 나타나기 시작하였다.2. 사람 태아 성상세포에 IL-1β를 처리하면 2시간만에 TNF-α mRNA가 최대로 발현되었으며 그 이후로는 점진적으로 감소하였다.3. 사람 태아 성상세포를 1 및 0.1 ㎍/㎖의 니코틴으로 전처리한 후 IL-1β로 자극한 군에서는 IL-1β 단독 처리군에 비해 TNF-α mRNA의 발현이 감소하는 양상을 보였다. 1 ㎍/㎖의 니코틴을 처리한 경우에는 8시간 이후부터 TNF-α mRNA의 발현이 현저하게 감소하여 12시간에 최대로 감소하였다. 또한 0.1 ㎍/㎖의 니코틴을 처리한 군에서는 24시간에 가장 현저하게 감소하였다.4. 성상세포에 IL-1β만 처리한 군에서는 강력한 NF-κB의 활성을 확인할 수 있었으며, 니코틴을 전처리하고 IL-1β로 자극한 군에서는 NF-κB의 활성이 감소하였다. 결론적으로 일정농도 이상의 니코틴은 세포독성효과를 나타내나 적정한 농도와 시간 경과후 니코틴은 사람 태아 성상세포에서 IL-1β에 의해 유도되는 TNF-α의 발현 감소를 유도하며, 이는 NF-κB의 활성을 감소시킴으로써 나타난다고 생각된다. 이러한 연구결과는 염증성 및 면역성 뇌신경질환의 치료와 TNF-α의 저해제 개발에 대한 학문적 배경을 제공할 수 있으리라 사료된다.

[영문]The Tumor necrosis factor-α, (TNF-α), is involved in the pathogenesis of multiple sclerosis and contributes to the degeneration of oligodendrocytes as well as neurons. TNF-α is produced by microglia and astrocytes; microglia and astrocytes also produce hormones and cytokines that influence their biological activity. Nicotine has been found to have powerful immunosuppressive and inflammation-suppressing effects. Astrocytes, the major glial cells in the CNS, are capable of producing TNF-α at both the mRNA and protein levels in response to interleukin-1 (IL-1) or TNF-α.Nicotine have been shown to influence glial cell function. To order to explore the role of astrocytes in the production of TNF-α, astrocytes were pretreated with nicotine and are stimulated with IL-1β to determine their effects on TNF-α production.The results are as follows.1. Cytotoxic effects of nicotine on human fetal astrocytes were noted above 10 ㎍/㎖ of nicotine.2. The effect of IL-1β on TNF-α mRNA expression in primary cultured human fetal astrocytes was maximal at 2 h after IL-1β(100 pg/ml) treatment.3. Human fetal astrocytes were pretreated with 0.1, 1, and 10 ㎍/㎖ of nicotine and then stimulated with IL-1β (100 pg/㎖) for 2 h. The inhibitory effect of nicotine on expressions of TNF-α mRNA in human fetal astrocytes with pretreated 0.1 ㎍/㎖ nicotine are first noted at 8 hr, and the inhibitory effect is maximal at 12 h. The inhibitory effect at 1 ㎍/㎖ of nicotine is inhibited maximal at 24 h.4. Nicotine at 0.1, 1 and 10 ㎍/㎖ concentrations significantly inhibits IL-1β-induced NF-κB activation.Collectively, this study indicates that nicotine might inhibit the expression of TNF-α in activated human fetal astrocytes.