S100A8 and S100A9 Regulate Constitutive Neutrophil Apoptosis by Inducing Secretion of MCP-1, IL-6 and IL-8 via TLR4 in Eosinophils and T Lymphocytes

국문 초록 (Abstract)

칼슘결합단백질인 S100 단백질은 골수세포와 면역세포에서 다량 발현되어, 여러 염증반응이나 세포의 항상성 및 증식을 조절하는 역할을 수행한다. 25개의 S100 동형 단백질 중, S100A8과 S100A9은 호중구의 세포질 내 단백의 45% 정도를 차지한다는 것에 주목할 만하였다. 호중구는 내재면역에 관여하는 세포 중 하나로서, 외부 병원균 유입으로부터 우리 몸을 일차적으로 방어하는 면역세포이다. 매우 짧은 수명을 가진 호중구는 포식 작용을 마친 후 스스로 세포자멸사를 일으킨다. 세포자멸사가 종료된 호중구는 다시 대식세포에 의해 포식되어 1차 면역반응이 종료되고, 조직의 회복이 시작된다. 하지만, 이러한 호중구의 자발적 세포자멸사가 정상적으로 조절되지 않을 경우 조직에 호중구가 과량 축적된다. 축적된 호중구는 과도한 염증반응을 일으켜 또 다른 면역작용을 일으키고, 이는 천식이나 류마티스 관절염 등의 만성 염증 질환의 주요 원인이 된다. 따라서 본 연구자는 면역반응에 중요한 역할을 수행하는 S100A8과 S100A9 단백질이 호산구와 T 세포를 통해 호중구의 자발적 세포자멸사를 조절할 것이라는 가설을 세워 연구를 수행하였다. 먼저, S100A8과 S100A9이 세포자멸사의 주요 신호전달 경로인 caspase9/3의 활성화, 세포자멸사를 억제하는 단백질 (Bcl-2, Mcl-1)의 억제를 통해 호산구 백혈병 세포 (EoL-1 cells)의 세포자멸사를 유도하는 것을 확인하였다. 또한 호산성 백혈병 세포의 종양 유발 돌연변이 유전자인 FIP1L1-PDGFR-α의 단백질 발현 및 활성을 감소시킴으로써, S100A8과 S100A9이 새로운 백혈병 치료제가 될 수 있다는 가능성을 제시하였다. S100A8과 S100A9의 염증 효과를 보기 위해 효소면역 측정법 (ELISA) 및 Western blotting을 수행한 결과, 그들이 호산구 세포 (EoL-1 cells)와 T 세포(Jurkat cells)의 톨-유사 수용체 (Toll-like receptor 4; TLR4)를 통하여 ERK, p38-MAPK, JNK, NF-κB 등의 활성을 유도함으로써 호중구의 염증 반응 및 세포자멸사를 조절하는 사이토카인 (MCP-1, IL-6, IL-8) 분비를 자극한다는 것을 증명하였다. 더 나아가, S100A8과 S100A9에 의해 호산구와 T 세포에서 방출된 MCP-1, IL-6, IL-8이 자발적 호중구 세포자멸사를 지연시키는 것을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구자는 S100A8과 S100A9이 호산구와 T 세포의 염증 사이토카인 분비를 유도함으로써 호중구의 세포자멸사를 간접적으로 조절한다는 메커니즘을 규명하였다. 이는 S100A8과 S100A9이 호중구의 자발적 세포자멸사를 조절함으로써 염증질환의 새로운 치료 표적 또는 진단마커가 될 수 있다는 가능성을 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. INTRODUCTION 01
• Ⅱ. MATERIALS AND METHODS 05
• 1. MATERIALS 05
• 2. METHODS 07
• Ⅲ. RESULTS 12
• Part 1. S100A8 and S100A9 Induce the Apoptosis and the Secretion of MCP-1, IL-6 and IL-8 in Human Eosinophilic EoL-1 Cells 12
• 1. S100A8 and S100A9 exert a cytotoxic effect in EoL-1 cells 12
• 2. S100A8 and S100A9 induce the apoptosis in EoL-1 cells 16
• 3. S100A8 and S100A9 proteins inhibit the expression and activation of PDGFR-α and its downstream signaling in EoL-1 cells 20
• 4. S100A8 and S100A9 increase the release of MCP-1, IL-6 and IL-8 in EoL-1 cells 23
• 5. S100A8- and S100A9-treated EoL-1 cell supernatant inhibits the constitutive neutrophil apoptosis 27
• Part 2. S100A8 Increase the Release of MCP-1, IL-6 and IL-8 in Jurkat Human T Cells 30
• 1. S100A8 play a pivotal role in the secretion of MCP-1, IL-6 and IL-8 in Jurkat cells 30
• 2. S100A8 induces the activation of kinase transduction signal pathway via TLR4 in Jurkat cells for expression of MCP-1, IL-6 and IL-8 35
• 3. S100A8 exert influence on the secretion of MCP-1, IL-6 and IL-8 in Jurkat cells by activating the PI3K/PKCδ/ERK/p38-MAPK/JNK/NF-κB pathway via Toll-like receptor 4 38
• 4. MCP-1, IL-6 and IL-8 released by S100A8 in Jurkat cells delay constitutive neutrophil apoptosis 41
• Ⅳ. DISCUSSION 44
• Ⅴ. REFERENCE 51
• ABSTRACT IN KOREAN 64
• ACKNOWLEDGEMENT 67