Interleukin-22 protects renal epithelial cells from oxidative stress-induced apoptosis by suppressing ER stress = 산화스트레스로 유발된 신세뇨관 상피세포 세포사멸에 대해 소포체 스트레스 완화를 통한 interleukin-22의 보호 효과

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Oxidative stress, endoplasmic reticulum (ER) stress, and apoptosis play key roles in the progression of acute kidney injury. However, there is limited information concerning anti-apoptotic cytokines that overcome ER stress in renal proximal tubular epithelial cells. In this study, we investigated whether interleukin-22 (IL-22) contributes in alleviating oxidative stress-induced ER stress and apoptosis.
Methods: Human kidney-2 (HK-2) cells were treated with hydrogen peroxide (H2O2) for 4 h with or without pre-treatment with IL-22 for 2 h. Cell viability was assessed using Cell Counting Kit-8 assay. Expression of ER stress and apoptosis-related markers were evaluated by western blotting. We inhibited C/EBP homologous protein (CHOP) expression using small interfering RNA to evaluate the implication of ER stress on apoptosis. IL-22 receptor 1 antibody (IL-22R1 Ab) was used to neutralize IL-22, and determine the influence of IL-22 on ER stress and apoptosis.
Results: Oxidative stress induced cellular toxicity and upregulated the expression levels of phosphorylated eukaryotic initiation factor 2 alpha, activating transcription factor 4, CHOP, and cleaved poly (ADP-ribose) polymerase. CHOP knockdown inhibited oxidative stress-induced apoptosis. IL-22 downregulated ER stress-related proteins in HK-2 cells and prevented oxidative stress-induced apoptosis. In contrast, IL-22R1 Ab treatment eliminated the beneficial effects of IL-22 in alleviating ER stress and apoptosis.
Conclusion: IL-22 protects HK-2 cells from oxidative stress-induced apoptosis by suppressing ER stress. Thus, IL-22 could be a potential candidate for preventing and treating oxidative stress-induced renal tubular damages.

국문 초록 (Abstract)

배경 및 목적
산화스트레스, 소포체 스트레스, 세포사멸은 다양한 신장질환의 발생에 중요한 역할을 한다. 그러나 항세포사멸 효과가 있는 사이토카인이 신세뇨관 상피세포에서 소포체 스트레스 억제를 통해 세포사멸을 예방하는 지에 대한 보고는 거의 없다. 따라서, 이번 연구에서는 interleukin-22 (IL-22)가 산화스트레스로 인해 유도된 소포체 스트레스와 세포사멸에 대해 보호 작용이 있는 지 확인하고자 하였다.
대상 및 방법
사람의 신세뇨관 세포주 human kidney-2 세포에 IL-22를 2시간 동안 전처치하고 과산화수소를 4시간 동안 투여하였다. 세포 생존능을 Cell Counting Kit-8 assay로 확인하였고 소포체 스트레스 및 세포사멸과 연관된 단백 발현을 western blot 분석법에 의하여 조사하였다. 세포사멸에 대한 소포체 스트레스의 효과를 분석하기 위해 small interfering RNA로 C/EBP homologous protein (CHOP)을 억제하였다. 또한, IL-22 receptor 1 antibody (IL-22R1 Ab)를 통해 IL-22를 억제하여, IL-22가 소포체 스트레스와 세포사멸을 억제함으로써 산화스트레스로부터 신세뇨관 상피세포를 보호하는 작용이 있는 지 확인하였다.
결과
산화스트레스는 소포체 스트레스와 관련된 표지자인 phosphorylated eukaryotic translation initiation factor 2 alpha, activating transcription factor 4, CHOP 뿐만 아니라 세포사멸 단백질인 cleaved poly-ADP-ribose polymerase의 발현도 증가하였다. CHOP 발현을 억제하면 산화스트레스로 인한 세포사멸이 억제됨을 확인하였다. IL-22는 산화스트레스 환경에서 소포체 스트레스와 관련된 표지자의 발현을 감소시키고 세포사멸을 억제하였다. 이러한 효과는 IL-22R1 Ab를 통해 IL-22를 억제하였을 때 상쇄되었다.
결론
IL-22는 산화스트레스로 인한 소포체 스트레스와 세포사멸로부터 신세뇨관 상피세포를 보호하는 작용이 있다. 이는 IL-22가 산화스트레스로 인한 신세뇨관 상피세포의 손상의 예방과 치료에 활용될 수 있는 가능성을 의미한다.

목차 (Table of Contents)

• Introduction 1
• Materials and Methods 3
• Results 6
• Discussion 8
• Conclusion 12
• References 13
• Abstract in Korean 39