Regulation of Mycoplasma pneumoniae lysate-induced IL-8 expression in human airway epithelial cells

Abstract

[한글]목적: Mycoplasma pneumoniae는 기도 점막의 상피세포에서 증식하면서 호흡기 질환을 일으키며 기관지 천식의 발생이나 악화에 관여한다고 알려져 있다. IL-8은 기도에서 염증부위로의 세포이동을 매개하는 chemokine으로 호중구와 호산구에 대한 화학주성을 가지며 기관지 천식의 알레르기 염증 반응에 밀접한 관련을 가진다. 본 연구에서는 기관지 상피세포에 M. pneumoniae 항원을 자극했을 때 IL-8 유전자 발현과 신호전달경로를 밝히고자 하였다.

방법: M. pneumoniae 추？물을 기관지 상피 세포주인 H292 세포에 노출시켜 시간과 농도에 따른 IL-8 단백질 생성과 mRNA 발현을 측정하였다. IL-8 발현을 위한 transcriptional activity는 IL-8 promoter contructs를 제작하고 deletional analysis와 mutational analysis를 통해 각각 조사하였다. Mitogen-activated protein (MAP) kinase의 연관성 여부와 활성화되는 전사인자들을 확인하기 위해 chemical inhibitor를 처리하거나 electrophoretic mobility shift assay (EMSA) 방법을 이용하였다.

결과: H292 세포에 M. pneumoniae 항원을 노출시켰을 때 시간과 농도가 증가함에 따라 IL-8 단백질 생성과 mRNA 발현이 증가됨을 관찰할 수 있었다. 또한 ERK inhibitor인 PD98059, U0126을 전처치했을 때 IL-8 생성이 감소하였고, MAPK 활성 분석에서도 p44/42 MAPK의 활성도가 증가되었다. 또한 luciferase assay를 이용하여 deletional analysis를 실시한 결과 IL-8 promoter의 -132/+41에 해당하는 부위가 IL-8 발현에 밀접한 연관이 있음을 알 수 있었으며, mutational analysis와 chemical inhibitor 전처치를 통해 NF-IL6와 NF-kB의 translocation을 확인하였으며 ERK inhibitor 전처치를 한 경우 이들이 translocation이 감소함을 알 수 있었다.

결론: M. pneumoniae 항원은 기관지 상피 세포에서 ERK pathway를 통해 IL-8 promoter 내 NF-IL6와 NF-kB를 활성화시키고 이들을 통해 IL-8 유전자 발현을 조절하는 것으로 사료된다

[영문]The potential role of Mycoplasma pneumoniae infection in the pathogenesis of asthma has been suggested with accumulating evidence. Interleukin (IL)-8 plays a central role in the coordination and persistence of the inflammatory process in the chronic inflammation of the airways in asthma. I investigated the mechanism whereby M. pneumoniae lysate (MPL) triggers IL-8 release from human airway epithelial cells.

Chemical inhibitors were pretreated before addition of MPL for promoter activity and protein synthesis of IL-8. The transcriptional activity of IL-8 promoter was analysed by mutational and deletional anaylsis and electrophoretic mobility shift assay (EMSA).

Stimulation of H292 cells, human airway epithelial carcinoma cell line, with MPL resulted in a time- and concentration-dependent induction of IL-8 transcription and protein synthesis. IL-8 promoter deletion analysis indicated that position -132 to +41 was essential for MPL-induced IL-8 transcription, and mutants with substitutions in activator protein (AP)-1, nuclear factor (NF)-IL6 and NF-kB binding sites revealed a requirement for NF-kB and NF-IL6, but not AP-1, in MPL-induced activation of the IL-8 promoter. The DNA-binding activities of NF-kB and NF-IL6 were induced by MPL, as determined by EMSA. The chemical inhibition of extracellular signal regulated kinase (ERK) attenuated MPL-induced transcriptional activity and protein synthesis.

I conclude that MPL-induced IL-8 expression is regulated by transcriptional activation of NF-kB and NF-IL6 coordinating with the ERK pathway in human airway epithelial cells.