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The role of chitinase 3-like 1 in food allergy

Other Titles
 식품 알레르기에서 chitinase 3-like 1의 역할 규명 
 College of Medicine (의과대학) 
 Department of Medical Science 
Issue Date
Background: Food allergy is a hypersensitive immune response to specific food proteins. Chitinase 3-like 1 (CHI3L1, also known as YKL-40 in humans or BRP-39 in mice) is associated with various chronic diseases such as cancer, rheumatoid arthritis, and allergic disease. CHI3L1 is involved in allergen sensitization and Th2 inflammation, but the role of CHI3L1 in food allergy remains unclear. In this study, we sought to investigate the role of CHI3L1 in the development of food allergy. Methods: We measured serum levels of YKL-40 in food allergy patients. Food allergy was induced in wild-type (WT) and BRP-39 null mutant (BRP-39-/-) BALB/c mice with ovalbumin (OVA). We investigated Th2 immune responses, M2 macrophage polarization, and MAPK/PI3K signaling pathways, and performed transcriptome analysis. Results: Serum levels of YKL-40 were significantly higher in children with food allergy compared with those in healthy controls. Furthermore, BRP-39 expression levels were elevated in WT mice after OVA treatment. Food allergy symptoms, IgE levels, Th2 cytokine production, and histological injury were attenuated in food allergy-induced BRP-39-/- mice compared with those in food allergy-induced WT mice. BRP-39 expression was increased in OVA-treated WT intestinal macrophages and caused M2 macrophage polarization. Furthermore, BRP-39 was involved in the ERK and AKT signaling pathways and was associated with immune response and lipid metabolism, as determined through transcriptome analysis. Conclusion: CHI3L1 plays a pivotal role in Th2 inflammation and M2 macrophage polarization through MAPK/ERK and PI3K/AKT phosphorylation in food allergy. 배경: 식품 알레르기는 특정 식품 단백질에 의해 나타나는 과민성 면역반응으로서, 세계적으로 발병률이 증가하는 추세를 보이지만 아직까지 명확한 치료법이 없다. Chitinase 3-like 1 (CHI3L1)은 인간에서는 YKL-40, 마우스에서는 BRP-39 라고도 하며 암, 류마티스 관절염, 알레르기성 질환 등 다양한 질병과 연관이 있다는 사실이 연구되었다. 그뿐만 아니라 CHI3L1은 알러젠 감작과 Th2 면역반응에 관여한다고 알려진 바 있지만, 알레르기성 질환 중 하나인 식품 알레르기에서의 그 역할은 아직까지 밝혀진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 식품 알레르기의 병인 기전에서 CHI3L1의 역할을 규명하고자 하였다. 방법: 식품 알레르기 환자의 혈청에서 YKL-40 발현량을 측정하였다. 또한, 야생형 마우스와 CHI3L1 결핍마우스에 난백알부민으로 식품 알레르기를 유도한 뒤, Th2 면역반응, M2 대식세포 분극화, MAPK/PI3K 신호전달경로를 조사하였으며, 추가적으로 전사체 분석을 시행하였다. 결과: 정상 대조군보다 식품 알레르기 환자의 혈청에서 YKL-40의 발현량이 유의미하게 높았다. 또한, 식품 알레르기가 유도된 야생형 마우스의 소장에서 BRP-39의 발현량이 현저히 증가하였다. 그리고 식품 알레르기가 유도된 야생형 마우스에 비해 BRP-39 결핍마우스에서 면역글로불린 E의 발현, Th2 사이토카인의 생성, 소장의 조직학적 손상, 그리고 세포 연접의 붕괴가 감소하는 것을 확인하였다. 게다가 식품 알레르기가 유도된 야생형 마우스 소장의 대식세포에서 BRP-39의 발현량이 증가하였고, 이는 M2 대식세포 분극화를 유도하는 것을 확인하였다. 추가적으로 식품 알레르기에서 BRP-39은 ERK와 AKT 신호전달 경로에 관여하였으며, 전사체 분석을 통해 BRP-39이 면역반응과 지질대사에 관여한다는 것을 확인하였다. 결론: 결론적으로 본 연구에서는 CHI3L1이 Th2 면역반응과 M2 대식세포 분극화에 중요한 역할을 하며, MAPK/ERK 그리고 PI3K/AKT 신호전달경로에 영향을 미침으로써 식품 알레르기 병인 기전에 관여한다는 것을 밝혔다.
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