대식세포 활성화의 조절을 통한 A. lwoffii의 항천식효과
저자
발행사항
서울 : 서울대학교 대학원, 2020
학위논문사항
학위논문(석사)-- 서울대학교 대학원 : 의학과 중개의학전공 2020. 8
발행연도
2020
작성언어
한국어
주제어
DDC
610 판사항(22)
발행국(도시)
서울
기타서명
Antiasthmatic effect of A. lwoffii via modulation of macrophage activation
형태사항
iii, 45장 : 삽화, 표 ; 26 cm
일반주기명
참고문헌 수록
UCI식별코드
I804:11032-000000161588
소장기관
기도 대식세포(macrophage)는 외부 자극에 직접 노출되어 일차적인 방어를 담당하고 염증반응에 관여하나, 미생물에 노출된 기도 대식세포가 기도의 천식염증에 어떤 영향을 주는지는 잘 알려져 있지 않다. 마구간에서 발견되는 세균인 Acinetobacter lwoffii (A. lwoffii)는 천식 발생에 보호 효과가 있는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구는 A. lwoffii의 항천식 효과를 대식세포를 중심으로 체내 및 체외 실험을 통해 확인하고자 하였다.
6주된 암컷 BALB/c 마우스에 난알부민(ovalbumin, OVA)을 복강내 투여하여 감작시킨 후 비강내 점적하여 천식 마우스모델을 수립하였고, 감작기간 중 A. lwoffii를 비강내 반복 투여한 효과를 기도저항성 측정과 기도염증세포 분석, 조직학적 분석, 유세포분석, 실시간 정량 PCR로 평가하였다. 유세포분석에서는 대식세포의 이동능(migratory ability)과 식균작용(phagocytosis)에 관련된 CD11b와 CD11c의 발현 정도에 따라 대식세포를 CD11c+CD11b-, CD11c+CD11b+, CD11cintCD11b+, CD11c-CD11b+로 나누어 군간 비교를 하였다. 이와 함께 A. lwoffii 처리가 IL-13에 의한 CRL-2019 폐포대식세포주 활성화에 미치는 영향을 실시간 정량 PCR로 비교하였다.
천식 마우스모델에서 증가하였던 기관지폐포세척액의 염증세포수와 기도저항성은 A. lwoffii를 비강 투여로 유의하게 감소하였고(p < 0.05), 조직에서 기도주위염증도 감소 소견을 보였다. 유세포분석에서 A. lwoffii 투여로 천식 마우스모델에서 증가하였던 폐 내 Th2 세포와 M2 세포가 유의하게 감소하였는데, 특히 M2 세포 중 항원제시능과 관련된 MHCII+ 세포의 유의한 감소를 보였다. 대식세포 중 CD11c+CD11b+ 대식세포는 IL-13, IL-5를 분비하는 Th2세포와 강한 양의 상관관계(각각 r = 0.899, 0.798, p = 0.000, 0.000)를 보였다. CD11c+CD11bint 대식세포 또한 IL-13, IL-5 분비 Th2세포와 유의한 양의 상관관계(각각 r = 0.708, 0.613, p = 0.002, 0.012)를 보였다. CD11c+CD11b+ 대식세포와 CD11c+CD11bint는 OVA군에서 증가하지만 A. lwoffii 비강 투여에 의해 유의하게 감소하며(p < 0.05), 특히 이들 세포에서 항원제시에 관련하여 OVA군에서 증가하였던 MHCII, CD86의 발현 A. lwoffii 비강 투여에 의해 유의하게 감소하였다(p < 0.05). 또한 OVA 천식 마우스에 CD11c+CD11bint 대식세포 군집의 세부 아형 변화를 살펴보면 A. lwoffii 비강 투여는 M2a와 M2c 아형의 감소와 M2b 아형의 증가를 가져왔다. Th2 반응을 억제하는 것으로 알려진 CD11c-CD11b+¬ 대식세포는 A. lwoffii 처리군에서 OVA군에 비해 유의한 증가를 보였다(p < 0.05). A. lwoffii 투여는 천식 마우스 모델에서 Il-12, Tnfα와 같은 M1 표지자와 TNF superfamily14(Tnfsf14)와 Ccl1과 같은 M2b 표지자의 발현을 증가시키는 반면, Th2 염증에 표지자인 Il-13과 Il-5, 그리고 Arg1과 Retnlα 같은 M2 표지자 발현을 감소시켰다. M2 유도 시험관 실험에서 A. lwoffii 처리에 의해 M1 표지자인 Cd86, Tnfα, Nos2의 mRNA 발현이 증가하고 Cd206, Arg1과 같은 M2표지자 발현이 감소하여 A. lwoffii가 M2 분화를 직접적으로 억제함을 알 수 있었다.
이에 A. lwoffii의 폐 대식세포 조절 작용을 항천식 효과의 주요 기전으로 제안하는 바이다.
Taking charge of primary defense and engaging in inflammatory reactions, airway macrophages are directly exposed to external stimuli, but it is not understood how airway macrophages affect asthma inflammation in the airways when they are exposed to microbes. Acinetobacter lwoffii (A. lwoffii), a bacterium found in stables, has been reported to have a protective effect in the development of asthma. With this study, we wanted to confirm the anti-asthmatic effects of A. lwoffii through in vivo and in vitro experiments focusing on macrophages.
Six-week-old female BALB/c mice were sensitized and challenged with OVA with or without intranasal treatment of A. lwoffii during the sensitization periods. Then, measurement of airway resistance, histological analysis, FACS analysis, real-time quantitative PCR were performed. In FACS analysis, macrophages were divided by four groups (CD11c+CD11b-, CD11c+CD11b+, CD11cintCD11b+, CD11c-CD11b+) based on expression levels of CD11c and CD11b, which are related to phagocytosis and migratory ability respectively. In the in vitro study, alveolar macrophages cell line was treated with A. lwoffii before IL-13 stimulation and analyzed with real-time quantitative PCR to evaluate the impact of A. lwoffii on M1, M2 differentiation.
In a murine asthma model, the number of inflammatory cells, especially macrophages and eosinophils decreased in mice treated with A. lwoffii (A. lwoffii + OVA group) compared to those untreated (OVA group). Th2 cells and M2, especially M2a and M2c, were reduced and macrophage subsets, MHCII+ M2 was significantly reduced in A. lwoffii + OVA group. CD11c+CD11b+ macrophages had a strong positive correlation with Th2 cells (interleukin (IL)-13, IL-5; r=0.899, 0.798, p= 0.000, 0.000 respectively). CD11c+CD11bint macrophages also had positive correlation with Th2 cells (IL-13, IL-5; r=0.708, 0.613, p=0.002, 0.012 respectively), and were identified as a cluster to which M2 subtypes belong. CD11c+CD11b+ macrophages and CD11c+CD11bint, which showed an increase in the OVA group, were significantly reduced in A. lwoffii treatment (p < 0.05), and the expression of MHCII and CD86, T-cell co-stimulatory molecules, also increased in the OVA group and decreased significantly in A. lwoffii treatment (p < 0.05). In particular, the decrease in M2a and M2c and the increase in M2b were identified in the CD11c+CD11bint macrophages. In addition, CD11c-CD11b+ macrophages known to inhibit the Th2 response showed a significant increase in the A. lwoffii + OVA group over OVA group (p < 0.05).
In A. lwoffii + OVA group, the expression of Il-12 and Tnfα, M1 markers, and of Tnfsf14 and Ccl1, M2b markers, increased, while the expression of Il-13 and Il-5, Th2 markers, and of Arg1 and Retnlα, M2 markers, decreased. In the in vitro experiment, A. lwoffii treated groups showed upregulation of M1 markers such as Cd86, Tnfα and Nos2 and decrease of M2 markers such as Cd206, Arg1.
Therefore, hereby we suggest that anti-asthmatic effects of A. lwoffii are mediated by modulation of lung macrophage.
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