2차 담즙산의 고친화도 IgE 항체 형성 조절 기능 연구 = Regulatory role of secondary bile acids in high-affinity IgE antibody formation

국문 초록 (Abstract)

IgE 항체는 알레르기 반응을 촉진하고 신속한 면역 반응을 유도하여 숙주 항상성 유지에 기여하지만, 동시에 천식, 아토피 피부염, 식품 알레르기, 아나필락시스 등 다양한 병리적 질환의 발병에도 관여한다. 따라서 IgE 항체의 양적·질적 생성 조절은 면역학적 균형을 유지하는 데 핵심적인 기전으로 간주된다. 최근 연구에서는 장내 미생물이 대사하여 생성하는 특정 2차 담즙산 (secondary bile acids)이 Th17 세포와 조절 T세포 (Treg)의 분화 및 기능을 조절함으로써 면역 항상성 유지에 중요한 역할을 한다는 사실이 보고되었다. 또한 장내 미생물 결핍 상태에서는 IgE 매개 면역 반응의 조절이 적절히 이루어지지 않는다는 점도 확인된 바 있다. 이러한 선행연구는 장내 미생물이 유래한 대사체가 IgE 반응을 포함한 체액면역 조절에 직접적인 영향을 미칠 가능성을 시사한다. 본 연구는 2차 담즙산 중 하나인 isoalloLCA가 IgE+ 효력 B세포 (effector B cell)의 발달 과정에 미치는 영향을 규명하고자 수행되었다. 그 결과, isoalloLCA는 IgE 항체 생성을 유의하게 감소시키며, 특히 생식 중심 (germinal center, GC) 반응을 통해 유도되는 고친화도 (high-affinity) 항원 특이적 IgE 항체의 생성을 효과적으로 억제함을 확인하였다. In vivo 식품 알레르기 마우스 모델에서도 isoalloLCA 투여는 IgE+ GC B세포의 발달과 고친화도 항체 형성을 뚜렷하게 저해하였다. 또한 B세포 전사체 분석 결과, isoalloLCA가 NR4A1의 잠재적 길항제 (antagonist)로 기능할 가능성이 제기되었다. 특히 IgG1에서 IgE로의 단계적 (sequential) class switch는 GC B세포의 증식과 양의 상관성을 보였으며, isoalloLCA가 이러한 증식을 억제함으로써 class switching을 방해한다는 점을 확인하였다. 종합하면, isoalloLCA는 B세포에 직접 작용하여 IgE+ B세포의 형성과 유지 과정을 억제하며, 이는 장내 미생물군과 GC B세포 간의 상호작용이 특정 2차 담즙산에 의해 매개될 수 있음을 보여준다. 본 연구는 장내 미생물 유래 대사체가 IgE 매개 면역 항상성을 조절하는 새로운 기전을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

IgE antibodies promote allergic responses and mediate rapid immune activation, thereby contributing to host homeostasis. However, they are also implicated in the development of various pathological conditions, including asthma, atopic dermatitis, food allergy, and anaphylaxis. Thus, quantitative and qualitative regulation of IgE production is considered essential for maintaining immunological balance. Recent studies have demonstrated that specific secondary bile acids produced by gut microbial metabolism play critical roles in immune homeostasis by directly modulating the differentiation and function of Th17 cells and regulatory T cells (Tregs). Moreover, the absence of gut microbiota has been associated with dysregulated IgE-mediated immune responses. These findings collectively suggest that microbial metabolites may directly influence humoral immunity, including IgE production. In this study, we investigated the impact of the secondary bile acid isoalloLCA on the development of IgE⁺ effector B cells. We found that isoalloLCA markedly reduced IgE antibody production and, in particular, suppressed the generation of high-affinity antigen-specific IgE antibodies derived from germinal center (GC) responses. In an in vivo food allergy model, administration of isoalloLCA effectively inhibited the development of IgE⁺ GC B cells and prevented the formation of high-affinity IgE antibodies. Transcriptomic analyses further revealed that isoalloLCA may function as a potential antagonist of NR4A1 in B cells. Interestingly, the sequential class switch from IgG1 to IgE showed a positive correlation with GC B-cell proliferation, and isoalloLCA disrupted this process by suppressing B-cell proliferation, thereby impairing class switching. Collectively, our findings demonstrate that isoalloLCA directly acts on B cells to inhibit the formation and maintenance of IgE⁺ B cells. This suggests that interactions between the gut microbiota and GC B cells can be mediated by specific secondary bile acids, providing a new mechanistic insight into how IgE-mediated immune homeostasis is regulated.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 방법 및 재료 5
• 1. 마우스 5
• 2. Food Allergy model 5
• 3. Follicular B cell isolation 5
• 4. In vitro iGC, iPC B cell culture system 6
• 5. 세포 염색 및 유세포 분석 6
• 6. ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) 7
• 7. RT-PCR (Real time-PCR) 7
• 8. Retrovirus 형질도입 7
• 9. RNA sequencing 8
• 10. 실험에 사용된 재료 목록 8
• Ⅲ. 결과 11
• 1. In vitro에서 IgE class switch를 억제하는 2차 담즙산 발굴 11
• 2. isoalloLCA가 고친화도 IgE 항체 형성 조절 16
• 3. 세포 수준의 isoalloLCA 매개 IgE 항체 형성 조절 기작 21
• 1) IgE+ B세포의 형질 세포 분화 21
• 2) IgE+ B세포의 세포사멸 21
• 3) IgE+ B세포의 세포 증식 24
• 4. 분자 수준의 isoalloLCA 매개 IgE 항체 형성 조절 기작 29
• Ⅳ. 고찰 33
• 참고문헌 35
• Abstract 39