Molecular and functional expression of anion exchangers in normal human nasal epithelial cells

Abstract

[한글]본 연구의 목적은 사람 정상 코점막 상피세포의 관내강막과 기저외측막에 있어서 점액섬모 분화에 따른 음이온 교환기의 mRNA 발현 정도의 조절을 연구하는 것이었다. 우리는 먼저 사람 정상 코점막 상피세포의 점액섬모 분화를 유도하고 이를 세포학적 및 분자적 차원에서 확인한 후, 사람 정상 코점막 상피세포에서 발현하는 음이온 교환기의 isoform들을 확인하고 이들이 점액섬모 분화에 의해 영향을 받는지에 대해 알아보았다. 마지막으로, 극성의 단층 사람 정상 코점막 상피세포의 관내강막과 기저외측막에서 이러한 음이온 교환기의 기능적 활성도에 대해서 알아보았다. 이 연구에서 우리는 상피세포가 점액섬모 상피세포로 분화되는 것을 세포학적 및 분자적 차원에서 확인하였고 다양한 음이온 교환기의 isoform들이 발현되는데 이중 일부만이 점액 섬모 분화에 의해 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 또한 사람 정상 코점막 상피세포의 관내강막과 기저외측막에 있어서 음이온 교환기의 활성도는 세포내 cAMP나 칼슘 신호전달체계 및 DPC와 DIDS에 의해 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 사람 정상 코점막 상피세포를 이용한 분자적 및 기능적 연구를 통해 음이온 교환기가 세포내 pH 및 ASL pH조절에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

[영문]Anions play an important role in the regulation of airway surface liquid volume, viscosity, and pH. However, functional localization of anion exchanger is poorly understood in human nasal epithelium, and the effect of other anion transporters on anion exchanger activity have not been clearly reported. The aim of this study was to investigate the regulation of mRNA expression level of the anion exchangers in accordance with mucociliary differentiation and the functional expression of the anion exchanger in both luminal and basolateral membranes in normal human nasal epithelial cells. In order to do this, we first induced mucociliary differentiation of the normal human nasal epithelial cells and then confirmed it through histological and molecularcharacterization. Second, we identified the types anion exchanger isoforms present in normal human nasal epithelial cells, and determined if they were affected by mucociliary differentiation. Finally, we examined the functional activity of anion exchanger in the luminal and basolateral membranes of the polarized monolayer normal human nasal epithelial cells. In this study, we showed that epithelial cells differentiated into mucociliary epithelium through histological and molecular characterization and that while various anion exchanger isoforms are expressed, only some of them were affected by mucociliary differentiation. In addition, we found that anion exchange activity was affected by intracellular cyclic adenosine monophosphate(cAMP)-mediated and calcium signaling, and that diphenylamine-2,2’-dicarboxylic acid(DPC) and 4,4’-diisothiocyanato-stilbene-2,2’-disulfonate(DIDS)-sensitive anion exchange activity existed in both the luminal and basolateral membranes of normal human nasal epithelial cells. Our findings through molecular and functional studies using normal human nasal epithelial cells suggest that anion exchanger may play an important role in the regulation of pHi and airway surface liquid pH.