Immune-cell profiling of peripheral blood mononuclear cell in sepsis = 패혈증 환자의 말초 혈액에서 면역세포 프로파일링에 대한 고찰

국문 초록 (Abstract)

패혈증은 사망률이 매우 높으며 초기 사이토카인 폭풍에 의한 장기 부전이 예후에 직접적인 영향을 준다. 고페리틴혈증(hyperferritinemia)은 패혈증, 다기관 기능 장애 증후군 및 대식세포 활성 증후군과 같은 여러 염증 상태와 관련이 있다. 특히 COVID-19 환자에서 고페리틴 혈증은 중증도와 관련이 있다. 감염 중에 증가된 페리틴 수치는 박테리아의 성장을 억제하고 면역세포 조절을 통해 면역세포기능을 보호하는 중요한 숙주 방어 메커니즘 중의 하나로 부각되고 있으나, 다른 한편으로는 고페리틴혈증은 면역 억제 효과로 인한 면역 조절 장애를 일으켜 높은 사망위험의 예측인자라고 주장한다. 현재까지 고페리틴혈증이 직접적으로 면역세포에서 어떤 영향을 미치는지는 아직까지 알려지지 않았다. 임상적으로 고페리틴혈증이 초기 패혈증상태에서 어떤 영향이 있는지 여부를 확인하기 위하여, 응급실에 내원한 18세이상의 Sepsis-3 진단기준에 따라 패혈증 진단받은 환자를 대상으로 응급실 내원 후 24시간내에서 말초혈액단핵세포를 수집하여 단일세포 RNA 시퀀싱을 시행하였고, 기준치 범위보다 2배 이상 증가된 고페리틴혈증 그룹에서 수지상세포 및 단핵세포, 대식세포가 유의하게 감소되어 있는 것을 확인하였다. 또한 페리틴 유전자인 FTH1이 단핵세포, 대식세포에서 크게 증가되어 있었다. 초기 패혈증 반응 동안 어떤 대사들이 조절되는지 확인하기 위하여 단핵세포에서 유전자 온톨로지 분석(Enriched Gene-ontology & KEGG pathways)을 시행하였다. 그 결과 고페리틴혈증 환자에서 미토콘드리아 ATP 생성과 림프구 활성, NF-kappaB와 관련된 pathway들이 주로 증가되어있는 것을 확인하였고 페리틴의 염증세포억제 작용이 자발적인 숙주 반응의 세포 대사조절임을 간접적으로 확인하였다. 따라서 고페리틴혈증을 가진 패혈증환자의 면역 활성화 과정에서 면역세포들의 숙주세포 보호 메커니즘으로 발동한 페리틴의 증가가 결론적으로 패혈증 환자에서 염증세포의 활성을 억제하여 높은 사망률과 연계될 수 있다는 가설을 세웠고 페리틴증가가 CD4+ T cell에 어떤 영향을 주는지 확인하였다. 우선, C57BL6J 6-8주령 male mouse splenocyte에서 T cell isolation하여 CD3, CD28로 분화유도실험에서 페리틴 처리 시 사이토카인 생성 및 세포 성숙이 억제됨을 확인하였다. 이 논문은 고페리틴혈증의 염증세포억제능이 주로 어느 면역세포에서 일어나는지, 어떠한 기전으로 면역세포들을 억제할 수 있는지 보여주었고, 패혈증 환자에서 페리틴이 사이토카인과잉생성으로부터 보호효과로 작용할 수 있음을 보여주었다.

목차 (Table of Contents)

• INTRODUCTION 1
• MATERIALS AND METHODS 2
• Part 1. Separation and identification of immune cells from blood by single-cell RNA sequencing in patient with sepsis 8
• 1-1. Subject characteristics 9
• 1-2. scRNA-seq defines immune cell states in sepsis patients 10
• 1-3. PBMC tSNE plots with colors indicating the identified cell cluster 10
• 1-4. FTH1 and ferritin levels were different each cell types 10
• Part 2. Effects of ferritin treatment in immune cells from mouse splenocyte 17
• 2-1. Ferritin decreases T cell polarization, cytokine release and lipid peroxidation 18
• 2-2. Ferritin decreases T cell proliferation and ROS production 19
• DISCUSSION 23
• REFERENCES 27
• ABSTRACT (KOREAN) 29