HMGB-1 increases proinflammatory reaction via TLR4 in human granulosa cell of endometriosis

Abstract

Oxidative stress is one of the critical factors in the development and progression of endometriosis. Granulosa cells reside near oocytes in follicles, exhibit steroidogenic activity, and, as a result, affect the quality of oocytes. Increased oxidative stress may induce the danger signal such as HMGB-1 in granulosa cells and eventually decrease the quality of oocytes retrieved from patients with endometriosis. To assess the effect of HMGB-1, ELISA for HMGB-1 in follicular fluid from infertile women with and without endometriosis was done to compare the HMGB-1 level. In the human granulosa cell line hGL5, cell proliferation and apoptosis assay, ELISA for estradiol, qRT-PCR for HMGB-1 and TLR4, western blot for apoptosis-related and NF-κB pathway-related proteins, and ELISA for inflammatory molecules, IL-1β and IL-6 were done after H2O2 treatment. The release of HMGB-1 in follicular fluid was increased in a particular group of endometriosis patients compared to that of control. H2O2 treatment to the hGL5 cell line decreased cell proliferation via apoptosis and, as a result, decreased steroidogenesis. Also, it increased the gene expression of HMGB-1 and TLR4, increased the protein expression related to the NF-κB pathway, and increased the release of inflammatory molecules, IL-1β and IL-6. The results show that oxidative stress caused by endometriosis may increase inflammation by interacting with HMGB-1 and TLR4 and activating the NF-κB pathway to increase proinflammatory reactions. The findings of this study may provide insight into endometriosis with infertility. 과립막 세포(granulosa cell)는 난포 내에서 난모세포(oocyte) 근처 위치하며 여러가지 작용을 통하여 난모세포의 기능에 영향을 미친다. 산화 스트레스는 자궁내막증의 발달과 진행에 중요한 요소이다. 자궁내막증 환자에서 증가된 산화 스트레스는 과립막 세포에 위험 신호(Danger signal)를 유발하여 자궁내막증 환자에서 난모세포의 기능을 저하시킬 수 있다고 알려져 있다. HMGB-1과 그 수용체인 TLR4가 자궁내막증이 있는 난임 환자의 난포 환경 변화에 중요한 역할을 한다는 것을 증명하기 위하여 체외 수정의 난자 채취 과정에서 획득한 자궁내막증 환자 군과 대조 군의 난포 액에서 HMGB-1의 분비를 비교하였고 일부 자궁내막증 환자 군에서 HMGB-1의 분비 증가를 확인했다. 인간 과립막 세포 주(HGL5 cell line)에 과산화수소를 농도를 달리하여 처리한 후 세포사멸을 통하여 세포 증식이 감소하고 스테로이드 호르몬 분비의 감소를 보았다. 이로 인하여 난자의 최종 성숙이 저해 받을 수 있다. 또한 세포 사멸로 인하여 HMGB-1의 분비가 증가하면서 산화 스트레스가 증가할 뿐만 아니라 TLR4의 유전자 발현 및 NF-κB 경로와 관련된 단백질 발현이 증가하였고 난포액 내 염증 분자가 증가했다. 자궁내막증으로 인한 산화 스트레스가 환자의 난포 내 과립막 세포에서 HMGB-1과 그 수용체의 상호작용을 비롯한 여러 단계를 통하여 난포 내 염증을 증가시킬 수 있으므로 후속 연구 등을 통하여 난임이 동반된 자궁내막증 환자 치료를 위한 새로운 치료 대상으로써 HMGB-1가 고려될 수 있을 것이다.