베체트병에서 항내피세포 항체에 의한 혈관 내피세포 활성의 신호전달 경로

Abstract

[한글]

베체트병은 다발성 만성 염증성 질환으로서 임상적, 병리조직학적 소견상 혈관염이 자주 관찰됨에 따라 병인에 혈관 내피세포가 중요한 역할을 할 것으로 생각되고 있다. 혈관 내피세포에서는 사이토카인을 비롯한 생물학적 반응 조절물질에 의해 intercellular cell adhesion molecule-1(ICAM-1), vascular cell adhesion molecule-If7CAM-1), E-selectin등의 세포유착 분자의 발현이 유도되어 여러 염증 세포와 혈관 내피세포와의 부착을 중개하여 조직 내에 염증 반응을 유발시킨다. 항내피세포 항체는 여러 자가면역 질환과베체트병에서 관찰이 되는데, 베체트병에서 검출되는 항내피세포 항체는 내피세포의 44kDa 항원을 인지하는 IgM 항체임이 보고되었으며, 이 자가항체는 다른 자가면역 질환에서는 발견되지 않아 베체트병에 특이한 항체로 생각된다. Mitogen-activated protein kinase(MAPK)는 성장 인자, 염증성 사이토카인, 자외선 등 여러 세포외 자극에 의해 활성화되는 신호전달 경로로 extracellular signal regulated kinase(ERK)1/2, c-Jun NH^^2 terminal kinase(INK), p38 cascade의 3가지 종류가 있다. 이들은 세포질의 다른 protein kinase를 활성화시키거나, 핵내로 이동하여 전사 인자에 영향을 줌으로서 세포의 성장, 분화, 염증, 아포프토시스 등의 여러 과정을 조절하게 된다.

본 연구에서는 첫째, 베체트병 환자의 혈청으로부터 인체 진피 미세혈관 내피세포(human dermal microyascular endothelial cells: HDMEC) 44kDa 항원에 대한 IgM 항체(IsM-antiendothelial cell antibody: IgM-AECA)로 HDMEC을 처리후 효소 면역 표지법(enzyme-link

ed immunosorbent assay, ELISA)과 면역형광 유량 세포분석법(fluorescence-activated cell sorting, FACS)을 이용하여 HDMEC 표면 ICAM-1 분자의발현 변화를 관찰하고, 둘째, ICAM-1 분자 발현에 tumor necrosis factorα(TNFα)나 interleukin-1α(17-1α)의 관여 가능성을 배제하기 위하여 이들의 생성 여부를 ELISA, FACS 및 역전사효소-중합효소 연쇄반응(reverse transcriptase-polymerase chainreaction: RT-PCR)을 시행하여 알아 보고자 하였으며 셋째, IgM-AECA에 의한 ICAM-1분자 발현 과정에 MAPK 관여 여부를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 베체트병 환자 54명 중 29명(53.7%)에서 HBMEC 표면 항원에 대한 IgM 항체가 관찰되었고, 그 중 23명(79.3%)에서 IsM-AECA가 양성이었다.

2. 베체트병 환자 8명 각각의 rgM-AECA로 HDMEC을 처리하여 이들 모두에서 HDMEC의 ICAM-1 분자 발현이 증가되었다

3. IgM-AECA 처리로 활성화된 HDMEC 배양 상청액에서 TNFα 및 IL-1α의 생성은 관찰 되지 않았다.

4. 베체트병 환자 8명 각각의 IgM-AECA로 HDMEC을 처리후 모두에서 MAPK 중ERK1/2의 활성화만이 관찰되었으며, 5분에 가장 강한 활성을 보였다.

5. ERK의 상위 효소인 MAPK/ERK kinase(MEK)에 대한 억제제(PD98059)를 사용하여 607M의 농도에서 ERK1/2의 활성 및 ICAM-1 분자 발현의 억제를 관찰할 수 있었다.

이상의 결과로 보아 TNFα 및 IL-lα의 생성으로 인한 자가분비 효과 없이 IgM-AECA가 직접적으로 HDMEC에 작용하여 ICAM-1 분자를 발현시키므로써 베체트병의 병인에 관여할 것으로 생각되며, 이 과정의 신호전달 경로로 ERK1/2가 관여할 것으로 사료된다.

[영문]

Behcet's disease is a chronic multi-systemic inflammatory disease in which clinical and histologic features often demonstrate that vasculitis is one of the fundamental pathogenetic mechanisms. In the inflammatory process, endothelial cells express various cell adhesion molecules such as intercellular cell adhesion molecule-1(ICAM-1),vascular cell adhesion molecule-1(VCAM-1) and I-selectin, which enable circulating inflammatory cells to adhere to endothelial cells.

Antiendothelial cell antibodies(AECA)have been detected in the sera of patients with Behcet's disease as well as in many autoimmune diseases showing vasculitis.

The isotope of AECA from Behcet's diseaseis IgM, IgM-AECA, recognizing 44kDa antigen of human dermal microvascular endothelial cells(HDMEC). Mitogen-activated protein kinase(MAPK) cascades are a family of protein kinases activated by a wide

spectrum of extracellular stimuli. There are at least three subtypes of MAPK cascades, including extracellular signal regulated kinase(ERK)1/2, c-lun NH2 terminal kinase(INK), and p38 cascades, and they regulate various cellular processes such as cell growth, differentiation, inflammation and apoptosis.

In this study, we used enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA) and fluorescence-activated cell sorting(FACS) for detecting the induction of the ICAM-1on HDMEC by IgM-AECA. ELISA, FACS and reverse transcriptase-polymerase chain reaction(RT-PCR) were used to investigate whether tumor necrosis factor e (TNFα )and interleukin-1 α (IL-1α ) are produced by HDMEC stimulated with IgM-AECA. We also examined whether MAPK is involved in the IsM-AECA-mediated signal transduction pathway in HDMEC. The following results were obtained:

1. Twenty-nine of 54(53.7%) sera of patients with Behcet's disease had is Mantibodies to the HDMEC surface antigen, and 23 of them(79.3%) had IsM-AECA.

2. All eight IgM-AECAS of Behcet's disease induced expression of the ICAM-1 on HDMEC.

3. Neither TNfα nor IL-1α was detected by ELISA, FACS or RT-PCR in supematants of activated HDMEC cultures.

4. All eight IgM-AECAS of Behcet's disease activated ERK1/2 in HDMEC, and showed peak activities at 5 minutes after stimulation of HDMEC with IsM-AECA.

5. Specific MAPK/ERK kinase(MEK) inhibitor PD98059 inhibited IgM-AECA-induced ERK1/2 activities and ICAM-1 expression on HDMEC at concentration of 60μM.

These results provide evidence that IgM-AECA can play a pathogenetic role in Behce7's disease by activating endothelial cells directly, not by production of TNF αor IL-1 α from the HDMEC. And as a signal transduction pathway, ERK 1/2 are

involved in expression of the ICAM-1 on HOMEC stimulated with IgM-AECA.