사람 코점막 상피세포에서 Interleukin-1 β와 Tumor Necrosis Factor-α가 점액과 리소자임 분비에 미치는 영향

Abstract

[한글]

Interleukin(IL)-1β는 기도점막의 급, 만성 염증반응에 관여하는 염증유발 사이토카인으로 이의 증가로 인한 화학적-생물학적 변화에 대해 많은 연구가 되어왔다. 그러나IL-1β에 대한 연구는 대부분 사람 정상 기관지 상피세포나 상피세포주에 대한 연구이며, 사람 정상 코점막 상피세포 자체에 미치는 영향에 대해서는 연구가 미흡하다. 본 연구에서는 IL-1β를 배양된 사람 정상 코점막 상피세포에 첨가한 후 배양시간에 따라 코분비물의 주요성분인 점액과 리소자임의 분비 변화와 mRNA발현을 알고자 하였으며, 배양된 코점막 상피세포의 형태학적 변화를 보고자 하였다. 또한IL-1β와 더불어 대표적 염증유발 사이토카인인 TNF-α를 복합투여하여 각각을 단독으로 투여했을 경우와 점액과 리소자임의 분비량을 비교하여 복합투여에 의한 상승효과 여부를 알고자 하였다.

사람 정상 코점막 상피세포의 배양은 air-liquid interface 방법으로 하였으며 평판 12일째 IL-1β 10 ng/ml를 12, 24, 48시간 동안 첨가배양 후 부유액을 각각 채취하여 분비물 측정을 위해 immunoblot assay를 하였고, 24시간 동안 첨가배양 후 점액과 리소자임 mRNA 발현을 보기 위해 RT-PCR을 하였으며, 세포를 고정하여 전자현미경적 관찰을 하였다. 또한 복합투여에 의한 상승효과를 알아보기 위해 평판 12일째 TNF- α 10 ng/ml, IL-1 β 10 ng/ml와 TNF- α 10 ng/ml 혼합액을 각각 첨가 후 24시간동안 배양한 다음 부유액을 채취하여 점액과 리소자임의 양을 측정하였다.

점액과 리소자임의 분비량은 대조군에 비해 유의한 차이를 보이지 않았다. MUC2,5AC, 5B 및 리소자임 mRNA의 발현은 유의한 차이를 보이지 않았으나, MUC8은IL-1β 첨가시 유의하게 증가하였다. 전자현미경 소견상 대조군과 IL-1β 첨가군간에 의의있는 변화를 보이지 않았다. IL-1β와 TNF-α를 복합투여한 경우 점액 분비량은 각각을 단독으로 첨가한 경우보다 의의있게 증가하였으나, 리소자임 분비량은 유의한 변화를 보이지 않았다.

이상의 결과로 정상적인 상태로 사람 정상 코점막 상피세포를 배양시 IL-1β가 점액과 리소자임 단백질의 분비 및 상피세포의 형태에 변화를 야기하지 못하였으나, MUC8 mRNA의 뚜렷한 증가를 보였고 TNF-α와 복합 투여할 경우 점액의 분비 증가를 관찰할 수 있었다.

따라서 사람 정상 코점막 상피세포는 다양한 염증성 매개체의 복합작용에 의해 병적 변화가 일어날 것으로 생각한다.

[영문]

Interleukin(IL)-1β is one of proinflammatory cytokines with an active role in acute and chronic inf1ammation of airway mucosa. There have been numerous experimental studies on the chemical and biochemical changes induced by IL-1β, which were mostly performed on either normal human bronchial epithelial cells or

bronchial epithelial cell line. Little information, however, is available regarding the effect of IL-1β on the normal human nasal epithelial (NHNE) cells.

The present study was undertaken to find out the changes in the amount of released mucin and lysozyme by immunob1ot assay which are the main constituents of airway secretion, to see if there is any change in the mRNA expression of mucin and Iysozyme genes by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), and also to observe the morphologic changes of IL-1β treated NHNE cells by scanning and transmission electron microscopy. And it was planned to compare the secretion of mucin and lysozyme from NHNE cells treated with IL-1β, TNF-α or IL-1β along with TNP- α.

NHNE cells were cultured using air-liquid interface technique and on the plating day 12,IL-1 β 10 ng/ml was added and the cells were cultured for 12,24, and 49 hours. After wards the media and cells in the insert were harvested. On the plating

day 12, TNP- α 10 ng/ml alone or IL-lβ lo ng/ml with mr-TNE-α 10 ng/ml were added and cultured for 24 hours.

The secretion of mucin and lysozyme didn't change significantly after the stimulation with IL-1β and there was no significant difference between the control group and IL-1 β treated group in mRMA expression of MUC2, 5AC,5B and Iysozyme genes whereas MUC8 mRNA was significantly increased by IL-1β stimulation. Electron

microscopic findings revealed no significant differences between these two groups. Mucin secretion from NHNE cells was increased significantly by treating with IL-1 β along with TNF- α but that was not the casein Iysozyme secretion.

In conclusion, the stimulation with IL-1β alone couldn't induce changes in the secretory function and morphology of NHNE cells, but could enhance the expression of MUC8 mRNA. Furthermore, the mucin secretion from NHNE cells was increased by

simultaneous treatment with both IL-1 β and TNF-α. It seems that the pathologic changes of NHNE cells may he mediated by the combined actions of various inflammatory mediators.