단핵구세포주 THP-1의 대식세포로의 분화 및 활성화에서 CO의 억제 효과

김다솔(Da Sol Kim),이미선(Mi Sun Lee),김한솔(Han Sol Kim),이혜윤(Hye Yun Lee),김오윤(Oh Yun Kim),강예린(Ye Rin Kang),손동현(Dong Hyun Sohn),김관회(Koanhoi Kim),박영철(Young Chul Park) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.2

Carbon monoxide (CO)는 세포 보호의 기능을 가지는 항산화 효소인 heme oxygenase-1 (HO-1)의 대사산물로 세포성장, 아폽토시스, 염증에 대한 억제 효과를 보이는 것으로 보고가 이어지고 있고, 이에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 CO가 단핵구의 대식세포로의 분화 및 그 활성화 과정에 미치는 영향을 인간 단핵구세포주 THP-1을 이용하여 조사하였다. CO-releasing compound인 CORM-2는 phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)로 자극한 THP-1 세포에서 viability와 증식에는 큰 영향을 주지 않았으나 부착능의 뚜렷한 감소를 보였다. 그리고, CORM-2는 대식세포의 막표면 분화 인자인 CD14, CD11b 및 CD18의 발현과 latex beads를 이용한 포식 기능을 현저히 억제하였다. 다음으로, 배양중인 THP-1 세포를 PMA로 6일 동안 대식세포로 분화시킨 후 inflammatory cytokines의 분비와 포식 기능을 조사하였다. CORM-2의 처리는 lipopolysaccaride (LPS)로 자극한 대식세포로부터 분비되는 IL-6와 TNF-α의 분비를 감소시켰다. 또한, 분화된 대식세포에 E. coli (K-12 strain) bioparticles를 이용하여 포식 기능을 측정한 결과 CORM-2를 처리한 세포에서는 현저히 감소되는 경향을 보였다. 이를 종합해 볼 때, CO는 항원 인식과 포식 기능에 관여하는 막단백질의 발현을 저해함으로써 단핵구의 분화과정을 억제하였고, 분화된 대식세포의 inflammatory cytokines의 분비 및 포식 기능을 저해함으로써 활성화 과정도 억제하는 것으로 보인다. Carbon monoxide (CO), a reaction product of cytoprotective enzyme heme oxygenase-1 (HO-1), is a gaseous messenger with anti-proliferative, anti-apoptotic, and anti-inflammatory actions in many cell types. Here, we investigated the role of CO on the process of monocyte differentiation induced by phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) in human monocytic THP-1 cells. CORM-2 (tricarbonyldichlororuthenium (II) dimer, Ru₂Cl₄ (CO)6), a CO-releasing compound, decreased a marked cell adherence with a slight reduction of proliferation in monocytic THP-1 cells treated with PMA. And, CORM-2 significantly inhibited expression of differentiation markers such as CD14, CD11b plus CD18 (macrophage-1 antigen, Mac-1 or complement receptor 3, CR3) and phagocytosis of carboxylate-modified red fluorescent latex beads, in PMA-stimulated THP-1 cells. For the further experiments, differentiation of PMA-treated cells was enhanced after the initial 2 days stimulus by removing the PMA-containing media then incubating the cells in fresh media for a another 4 days. And, we observed the secretion of inflammatory cytokines and phagocytosis in differentiated macrophages. Treatment with CORM-2 significantly abolished the secretion of IL-6, TNF-α and phagocytosis using fluorescence-conjugated E. coli (K-12 strain) bioparticles in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated differentiated macrophages. In conclusion, these results suggest that CO inhibits the differentiation of monocytic THP-1 cells as well as the activation of differentiated macrophages.

1-아릴옥시메틸-2,4,5-트리플루오로벤젠 유도체의 합성 및 CCL2 발현의 억제 활성

김민정(Min Jung Kim),조아영(Ahyoung Jo),김관회(Koanhoi Kim),곽재환(Jae-Hwan Kwak) 대한약학회 2021 약학회지 Vol.65 No.5

CCL2 overexpression is associated with macrophage recruitment during immune response and poor patient prognosis in various cancers, such as prostate, breast, pancreatic, and liver cancer. For developing CCL2 inhibitors, 1-aryloxymethyl-2,4,5-trifluorobenzene analogs were designed and synthesized by concise synthetic route including SN2 reaction, reduction, and oxime formation reaction. Furthermore, it was confirmed that they inhibited CCL2 production induced by 27-hydroxycholesterol through reverse transcription PCR in the human acute monocytic leukemia cell line (THP-1). Among them, N-((2-(2,4,5-trifluorobenzyloxy)naphthalene-1-yl)methyl)hydroxylamine (4) exhibited the highest CCL2 transcription inhibition activity.

펩티도글라이칸에 의한 인터루킨-1 베타 발현 기전 연구

서현철(Hyun-Cheol Seo),김선미(Sun-Mi Kim),이새아(Sae-A Lee),임병용(Byung-Yong Rhim),김관회(Koanhoi Kim) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.12

본 연구에서는 IL-1β 발현에 PG의 영향을 조사하였고, 단핵세포에서 PG에 의한 IL-1β 상향조절에 포함된 세포인자를 밝혔다. PG에 사람의 THP-1 세포를 노출시키면 IL-1β 분비 증가뿐만 아니라 IL-1β 유전자 전사를 유도하는 결과를 가져왔고, TLR-2/4의 억제제인 OxPAPC에 의해 저해되었다. U0126, SP6001250, Akti IV, rapamycin, DPI 같은 약리학적 저해제도 PG에 의한 IL-1β의 상향조절을 상당히 약화시켰다. 그러나 polymyxin B는 IL-1β 발현에 영향을 미치지 않았다. 본 연구는 PG는 TLR-2, Akt, mTOR, MAPKs, ROS를 통하여 IL-1β의 발현을 상향시킴을 확인하였다. This study investigated the effects of PG on IL-1β expression and determined cellular factors involved in PG-mediated IL-1β up-regulation in mononuclear cells in order to understand the molecular mechanisms underlying inflammatory responses associated with bacterial pathogen-associated molecular patterns in the diseased artery. Exposure of human onocytic leukemia THP-1 cells to PG resulted in enhanced secretion of IL-1β and also profound induction of the IL-1β gene transcript. These effects were abrogated by OxPAPC, an inhibitor of TLR-2/4. Pharmacological inhibitors such as U0126, SP6001250, Akti IV, rapamycin, and DPI also significantly attenuated PG-mediated IL-1β up-regulation. However, polymyxin B did not influence the IL-1β expression. This study indicates that PG contributes to vascular inflammation in atherosclerotic plaques by up-regulating expression of IL-1β via TLR-2, Akt, mTOR, MAPKs, and ROS.

Roles of TLR-4 and NF-κB in Interleukin-6 Expression Induced by Heat Shock Protein 90 in Vascular Smooth Muscle Cells

Byung-Yong Rhim(임병용),Kang-Seong Kim(김강성),Koanhoi Kim(김관회) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.12

HSP90에 노출된 혈관평활근세포에서 IL-6 transcript가 증가하고, IL-6 단백질의 분비가 증가하며, 또한 IL-6 유전자의 promote가 활성화되었다. HSP90에 의한 IL-6 유전자의 promoter 활성화는 dominant negative 형태의 TLR-4와 MyD88에 의하여 크게 감소되었지만, dominant negative 형태의 TLR-3와 TRIF의 영향을 받지 않았다. 그리고 TLR-4의 이합체화(dimerization)를 저해하는 curcumin은 HSP90에 의한 IL-6의 분비 및 IL-6 유전자 promoter 활성화를 억제하였다. 그리고 IL-6 유전자의 promoter의 NF-κB- 또는 C/EBP-binding sequence에 변이는 HSP90에 의한 IL-6 유전자의 promoter 활성화 억제하였다. 이러한 결과는 혈관평활근세포에서 HSP90에 의한 IL-6 유전자 활성화에 TLR-4와 NF-κB가 관여함을 의미한다. This study has investigated whether extracellular HSP90 predisposes vascular smooth muscle cells (VSMCs) to pro-inflammatory phenotype. Exposure of rat aortic smooth muscle cells to HSP90 not only enhanced IL-6 release but also profoundly induced IL-6 transcript via promoter activation. HSP90-induced IL-6 promoter activation was suppressed by dominant-negative forms of Toll-like receptor (TLR)-4 and myeloid differentiation factor 88 (MyD88), but not by dominant-negative-forms of TLR-3 and TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF). Curcumin, which inhibits dimerization of TLR-4, also attenuated the IL-6 induction by HSP90. Mutation at the NF-κB- or C/EBP-binding site in the IL-6 promoter region suppressed the promoter activation in response to HSP90. The gene delivery of IκB using recombinant adenoviruses and treatment with resveratrol, which inhibit NF-κB activity, attenuated the HSP90-induced IL-6 release from VSMCs. The present study proposes that extracellular HSP90 would contribute to inflammatory reaction in the stressed vasculature by inducing IL-6 in VSMCs, and that TLR-4 and NF-κB would play active roles in the process.

Vascular Smooth Muscle Cells Secrete CXCL10 in Response to Heat Shock Protein 90

Byung-Yong Rhim(임병용),Do-Hyung Kim(김도형),Koanhoi Kim(김관회) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.5

Heat shock protein (HSP)은 외부적인 자극에 반응하여 세포를 보호하는 역할을 한다. 또한 HSP90은 혈관질환에서 처럼 세포가 사멸되거나 손상을 입는 경우 세포 밖으로 유리된다. 그러나 지금까지 세포 밖 HSP90이 혈관 평활근세포에 어떠한 영향을 주는지에 대한 연구는 미약하다. 따라서 본 연구는 혈관평활근세포에서 HSP90이 CXCL10 발현에 대한 영향과 그 기전을 규명하였다. HSP90에 노출된 혈관평활근세포에서 CXCL10 transcript가 증가하고, CXCL10 단백질의 분비가 증가되었다. HSP90에 의한 CXCL10 분비는 Toll-like receptor (TLR)-2/-4 억제제인 1-palmitoyl-2-arachidonosyl-sn-phosphatidylcholine (OxPAPC)과 NADPH oxidase 억제제인 diphenyleneiodium 그리고 Akt 경로를 억제하는 LY294002와 Akti Ⅳ에 의하여 크게 감소되었다. 또한 TLR-4의 dimerization을 저해하는 curcumin 역시 HSP90에 의한 CXCL10의 분비를 억제하였다. 전사인자인 nuclear factor kappa B(NF-κB)의 생물학적 억제제인 inhibitory kappa B (IκB)와 NF-κB 억제작용이 있는 rasveratrol은 HSP90에 의한 CXCL10 분비를 억제하였다. 이러한 결과는 혈관평활근세포에서 HSP90에 의한 CXCL10의 발현에 TLR-4와 Akt 및 NF-κB가 관여함을 의미한다. Oxidative stress results in sustained release of heat shock protein 90 (HSP90) from vascular smooth muscle cells (VSMCs). We investigated whether extracellular HSP90 predisposed VSMCs to pro-inflammatory phenotype. Exposure of human aortic smooth muscle cells to HSP90 not only significantly enhanced CXCL10 secretion but also increased CXCL10 transcription. HSP90-mediated CXCL10 secretion was attenuated by OxPAPC, a TLR-2/4 inhibitor, and curcumin, a TLR-4 dimerization inhibitor. Inhibitors of diphenyleneiodium chloride and the Akt pathway also attenuated CXCL10 secretion in response to HSP90. The gene delivery of IκB using recombinant adenoviruses and treatment with resveratrol, which inhibit NF-κB activity, significantly attenuated HSP90-induced CXCL10 secretion from VSMCs. We propose that extracellular HSP90 contributes to an inflammatory reaction in the stressed vasculature by inducing CXCL10 expression of VSMCs, and that TLR-4, Akt, and NF-κB play active roles in the process.

Glycated Serum Albumin Induces Interleukin-6 Expression in Vascular Smooth Muscle Cells

Seung-Il Baek(백승일),Byung-Yong Rhim(임병용),Koanhoi Kim(김관회) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.1

Glycate화된 단백질이 혈관질환의 발생에 관여하는지 알아보기 위하여 glycated albumin (GA)이 혈관평활근세포에서 인터루킨-6 발현에 영향을 주는지 조사하고 또한 그 기전을 구명하였다. GA에 노출된 혈관평활근세포에서 인터루킨-6 transcript가 증가하고, 인터루킨-6 단백질의 분비가 증가하고, 또한 인터루킨-6 유전자의 promoter가 활성화되었다. GA에 의한 인터루킨-6 유전자의 promoter 활성화는 dominant negative 형태의 Toll-like receptor (TLR)-4와 myeloid differentiation factor 88 (Myd88)에 의하여 크게 감소되었지만, dominant negative 형태의 TLR-2와 TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF)의 영향을 받지 않았다. 그리고 Extrcellular signal-related kinase (ERK) 억제 물질들은 GA에 의한 인터루킨-6의 분비 및 인터루킨-6 유전자 promoter 활성화를 억제하였다. 그리고 인터루킨-6 유전자의 promoter의 NF-κB-binding sequence에 변이는 GA에 의한 인터루킨-6 유전자의 promoter 활성화 억제하였다. 이러한 결과는 혈관평활근세포에서 GA에 의한 인터루킨-6 유전자 활성화에 TLR-4와 ERK 및 NF-κB가 관여함을 의미한다. Diabetes mellitus is associated with vascular complications. Diabetic patients exhibit high levels of glycated adducts in serum compared to non-diabetic individuals. The aim of this study was to investigate whether extracellular glycated albumin (GA) predisposes vascular smooth muscle cells (VSMCs) to pro-inflammatory phenotype. Exposure of rat aortic smooth muscle cells (AoSMCs) to GA not only enhanced interleukin-6 (IL-6) release but also activated promoter activity of the IL-6 gene. GA-induced IL-6 promoter activation was suppressed by dominant-negative forms of Toll-like receptor (TLR)-4 and myeloid differentiation factor 88 (MyD88), but not by dominant-negative-forms of TLR-2 and TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF). Extracellular signal-regulated kinase (ERK) inhibition and diphenyleneiodium (DPI) also attenuated IL-6 induction by GA. Mutation at the nuclear factor-κB (NF- κB)-binding site in the IL-6 promoter region suppressed promoter activation in response to GA. The present study proposes that GA would contribute to inflammatory reaction in the stressed vasculature by inducing IL-6 in VSMCs, and that TLR-4, EKR, and NF-κB play active roles in the process.

펩티도글리칸에 의한 단핵세포의 Tumor necrosis factor-α 발현 기전 연구

정지영(Ji-Young Jeong),손용해(Yonghae Son),김보영(Bo-Young Kim),김관회(Koanhoi Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.11

본 연구에서는 펩티도글리칸이 단핵세포의 TNF-α 발현에 미치는 영향을 조사하였고, 또한 펩티도글리칸에 의한 TNF-α 발현에 관련된 세포의 요소들을 연구하였다. 사람의 단핵세포주인 THP-1 세포를 펩티도글리칸에 노출시키는 경우 TNF-α 분비 증가뿐만 아니라 TNF-α 유전자 전사를 유도하는 결과를 가져왔다. TLR-2/4의 억제제인 OxPAPC은 펩티도글리칸에 의한 TNF-α의 발현을 저해하였다. 그리고 U0126, SB202190, SP6001250, LY294002, Akti IV, rapamycin, NAC, DPI 같은 약리학적 저해제 또한 TNF-α 발현을 유전자/단백질 수준에서 상당히 약화시켰다. 그러나 polymyxin B는 TNF-α 발현에 영향을 주지않았다. 따라서 펩티도글리칸이 TLR-2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs, ROS 등을 통하여 단핵세포의 TNF-α 발현을 증가시킴을 확인하였다. Peptidoglycan (PG) is found in atheromatous lesions of arteries, where monocytes/macrophages express inflammatory cytokines, including tumor necrosis factor-alpha (TNF-α). This study investigated the effects of PG on TNF-α expression and examined possible cellular factors involved in TNF-α upregulation. The overall aim was to identify the molecular mechanisms underlying inflammatory responses to bacterial pathogen-associated molecular patterns in the artery. Exposure of human THP-1 monocytic cells to PG enhanced the secretion of TNF-α and induced its gene transcription. Inhibition of TLR-2/4 with OxPAPC significantly inhibited TNF-α gene expression, whereas inhibition of LPS by polymyxin B did not. The PG-induced expression of TNF-α was also significantly suppressed by pharmacological inhibitors that modulate activities of cellular signaling molecules; for example, U0126 (an ERK inhibitor), SB202190 (a p38 MAPK inhibitor), and SP6001250 (a JNK inhibitor) significantly attenuated PG-induced transcription of TNF-α and secretion of its gene product. TNF-α expression was also inhibited by rapamycin (an mTOR inhibitor), LY294002 (a PI3K inhibitor), and Akt inhibitor IV (an Akt inhibitor). ROS-regulating compounds, like NAC and DPI, also significantly attenuated TNFα expression induced by PG. These results suggest that PG induces TNF-α expression in monocytes/ macrophages by multiple molecules, including TLR-2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs, and ROS.

Involvement of Multiple Signaling Molecules in Peptidoglycan-induced Expression of Interleukin-1α in THP-1 Monocytes/Macrophages

Weon Heo(허원),Yonghae Son(손용해),Hyok-rae Cho(조혁래),Koanhoi Kim(김관회) 한국생명과학회 2022 생명과학회지 Vol.32 No.6

본 연구에서는 죽상경화 플락에서 발견되는 펩티도글리칸이 혈관염증에서 어떠한 역할을 하는지 알아보기 위하여 염증성 사이토카인의 한 종류인 인터루킨-1 알파의 발현에 대한 영향을 조사하였다. 실험방법으로는 혈관염증을 주도하는 단핵구/대식세포인 THP-1 세포주에 펩티도글리칸을 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 RT-PCR, real-time PCR, ELISA 방법으로 분석하였다. 펩티도글리칸의 처리 시간과 농도에 비례하여 단핵구/대식세포에서 인터루킨-1 알파의 전사체와 단백질 분비가 증가함을 관찰하였다. 또한 펩티도글리칸의 작용기전을 규명하기 위하여 신호전달을 차단하는 억제제를 세포에 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 조사하였다. TLR2/4의 억제제인 OxPAPC 그리고 세포 kinase의 작용을 억제하는 LY294002(PI3 kinase 억제), Akti IV (Akt 억제), rapamycin (mTOR 억제), U0126 (MEK 억제), SB202190 (p38 MAPK 억제), SP6001250 (JNK 억제), DPI (NOX 억제)를 처리하는 경우 인터루킨-1 알파 전사체의 발현 그리고 단백질의 분비가 감소되었다. 반면에 LPS의 작용을 억제하는 polymyxin B는 인터루킨-1 알파의 발현에 영향을 주지 않았다. 이상의 결과는, 펩티도글리칸이 TLR2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs를 통하여 단핵구/대식세포의 인터루킨-1 알파 발현을 증가시키고 혈관염증에 기여한다는 것을 나타낸다. The expression of interleukin-1α (IL-1α) is elevated in monocytic cells, such as monocytes and macrophages, within atherosclerotic arteries, yet the cellular molecules involved in cytokine upregulation remain unclear. Because peptidoglycan (PG), a major component of gram-positive bacterial cell walls, is detected within the inflammatory cell-rich regions of atheromatous plaques, it was investigated if PG contributes to IL-1α expression in monocytes/macrophages. Exposure of THP-1 monocytic cells to PG resulted in elevated levels of IL-1α gene transcripts and increased secretion of IL-1α protein. The transcription and secretion of IL-1α were abrogated by OxPAPC, an inhibitor of TLR2/4, but not by polymyxin B that inhibits lipopolysaccharide-induced TLR4 activation. To understand the molecular mechanisms of the inflammatory responses due to bacterial pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) in diseased arteries, we attempted to determine the cellular factors involved in the PG-induced upregulation of IL-1α expression. Pharmacological inhibition of cell signaling pathways with LY294002 (a PI3K inhibitor), Akti IV (an inhibitor of Akt activation), rapamycin (an mTOR inhibitor), U0126 (a MEK inhibitor), SB202190 (a p38 MAPK inhibitor), SP6001250 (a JNK inhibitor), and DPI (a NOX inhibitor) also significantly attenuated the PG-mediated expression of IL-1α. These results suggest that PG induces the monocytic or macrophagic expression of IL-1α, thereby contributing to vascular inflammation, via multiple signaling molecules, including TLR2, PI3K/Akt/mTOR, and MAPKs.