Lipopolysaccharide-induced vascular endothelial growth factor expression in rat lung pericytes

Abstract

[한글]

혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)는 혈관형성이나 종양의 전이에 있어서 중요한 역할을 하며 그 밖에 혈관투과성을 조절하는 중요한 물질로 알려져 있다. 혈관투과성에서의 VEGF의 역할에 관하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있으며, 그 결과 내피세포, 대식세포, 근세포, 망막주변세포 및 폐주변세포에서 VEGF 유전자 발현을 보고하였다. 특히 다양한 세포들에서 허혈, 고혈당, endothelin-1 및 IL-1 등의 사이토카인이 VEGF 발현을 증가시키는 자극들로 제시되고 있다. 또한 이러한 세포들에서 내독소(lipopolyssacharide, LPS)로 자극시 혈관내피성장인자의 농도가 증가됨을 보고하였는데, 이는 패혈증의 유발에서도 중요한 역할을 할 가능성을 제시하는 결과이다. 그러나 폐주변세포가 패혈증에서 수축력의 변화를 통하여 폐내 미세혈관의 투과성을 증가시켜 패혈증의 다장기부전 및 성인형호흡곤란 증후군(adult respiratory distress syndrome, ARDS)의 병인에 기여할 것이라는 여러 연구결과들이 있음에도 아직까지 폐주변세포에서 LPS 자극시 VEGF 유전자 및 단백 발현에 대해 연구한 보고는 없었다. 이에 본 연구에서는 LPS 자극에 따른 폐주변세포의 혈관내피성장인자 생성을 평가하고, 그 기전을 규명하고자 하였다. 폐주변세포를 자극한 LPS의 농도에 비례하여 VEGF mRNA 발현이 증가되었으며, 시간에 따른 변화를 보면 LPS 자극후 2시간에 최대치를 나타내었다. VEGF 단백질 농도는 세포배지 및 세포분해물에서 모두 유의하게 증가되었으며, LPS 자극 후 24-48시간에 최대치를 보였다. iNOS 유전자 발현도 LPS 자극 후 6시간 이내에 의미 있게 증가되었으나 VEGF 유전자 발현보다 이후에 나타났고, iNOS와 연관된 신호전달체계인 NF- B 및 tyrosine kinase 억제제를 처치하였을 때 LPS에 의한 VEGF 발현은 억제되지 않았다. 이 결과는 LPS 자극에 의한 폐주변세포의 수축력 변화가 iNOS와 무관한 기전에 의한다고 제시한 최근 연구들과 일치한다. 그 외 p38 MAP kinase 억제제 처치 시에 iNOS의 발현은 억제되지 않았으나, VEGF 발현은 유의하게 감소되었으며, LPS 자극시에 p38 MAP kinase의 인산화 반응이 120분 이내에 신속하게 진행됨을 확인하였다. 시간적으로 VEGF 유전자발현보다 p38 MAP kinase 인산화 반응이 선행하며, 여러 다양한 세포에서 혈관투과성 증가에서의 p38 MAP kinase의 역할이 이미 확립된 점을 고려할 때 VEGF 발현 증가에 p38 MAP kinase가 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다고 볼 수 있다. 이상의 결과에서 LPS에 의한 VEGF 유전자 발현은 iNOS와는 무관하며, p38 MAP kinase를 경유하는 기전에 의해 조절될 것으로 생각된다.

[영문]Vascular endothelial growth factor (VEGF) is a potent angiogenic and vas- cular permeability factor. Recent studies have shown that the VEGF levels increase in several cell types, e.g., macrophages and smooth muscle cells after lipopolysaccharide (LPS) stimulation, suggesting that it is important in the initiation and development of sepsis. In particular, LPS-regulated cont- ractility in lung pericytes may play an important role in mediating pulmonary microvascular fluid hemodynamics during sepsis. As a first step towards addressing the idea that this study investigated the production of VEGF by rat lung pericytes in response to LPS. LPS was found to enhance VEGF mRNA expression in a concentration-dependent manner peaking 2 h after stimulation in pericytes. VEGF protein levels in conditioned medium and in cell lysate, also increased on increasing LPS and peaked after 24-48 h. LPS also significantly augmented iNOS expression in lung pericytes within 6 h. However, iNOS mRNA induction occurred later than LPS-induced VEGF mRNA increases. Interestingly, attempted inhibition with NF- B or tyrosine kinase did not suppress LPS-induced augmented VEGF mRNA expression in lung pericytes, although both of inhibitors markedly inhibited LPS-induced iNOS mRNA expression. SB203580, a p38 MAP kinase inhibitor repressed LPS-induced VEGF mRNA expression. Furthermore LPS stimulated a rapid and sustained phosphorylation of p38 MAP kinase. These results suggest that LPS induces VEGF expression in lung pericytes via p38 MAP kinase, and demonstrates that pericytes produce VEGF in response to LPS stimulation, and that this may be partly mediated by the p38 MAP kinase pathway.