폐 상피세포에서 NF-${kappa}B/I{kappa}B$ 경로에 의한 염증매개 사이토카인의 발현

박계영; 이승희; 황보빈; 임재준; 이춘택; 김영환; 한성구; 심영수; 유철규

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박계영 (가천의과대학교 내과학교실) 이승희 (서울대학교 의과대학 내과학교실, 서울대학교병원 임상의학연구소, 서울대학교 의학연구원 폐 연구소) 황보빈 (서울대학교 의과대학 내과학교실, 서울대학교병원 임상의학연구소, 서울대학교 의학연구원 폐 연구소) 임재준 (서울대학교 의과대학 내과학교실, 서울대학교병원 임상의학연구소, 서울대학교 의학연구원 폐 연구소) 이춘택 (서울대학교 의과대학 내과학교실, 서울대학교병원 임상의학연구소, 서울대학교 의학연구원 폐 연구소) 김영환 (서울대학교 의과대학 내과학교실, 서울대학교병원 임상의학연구소, 서울대학교 의학연구원 폐 연구소) 한성구 (서울대학교 의과대학 내과학교실, 서울대학교병원 임상의학연구소, 서울대학교 의학연구원 폐 연구소) 심영수 (서울대학교 의과대학 내과학교실, 서울대학교병원 임상의학연구소, 서울대학교 의학연구원 폐) 유철규 (Department of Internal Medicine, Seoul National University College of Medicine, Clinical Research Institute, Seoul National University Hospital, Lung Institute, Medicine Research Cen)

저널정보: 대한결핵 및 호흡기학회 Tuberculosis and Respiratory Diseases 결핵 및 호흡기 질환 제49권 제3호

발행연도: 2000.1

수록면: 332 - 342 (11page)

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연구배경 : 염증매개 사이토카인은 염증성 폐질환의 중요한 매개물질이다. 폐 상피세포는 염증세포에서 분비되는 사이토카인에 의해 interleukin, chemokines, colony stimulating factors와 growth factor등을 생산 및 분비함으로써 국소 염증 부위에서의 사이토카인 network에 중요한 역할을 한다. 따라서 폐 상피세포에서 염증매개 사이토카인의 발현 기전에 대한 이해는 염증성 폐질환의 기전규명과 이에 기초한 새로운 치료법의 개발에 생각된다. 대부분의 사이토카인은 NF-${\kappa}B$전사인자에 의해 발현되는데 폐 상피세포에서 염증매개 사이토키인의 발현과 NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ 경로와의 관련성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 방법 : BEAS-2B, A549, NCI-H157, NCI-H719 세포에서 IL-1$\beta$와 TNF-$\alpha$ 자극에 의한 IL-8과 TNF-$\alpha$ mRNA의 발현 양상을 평가하였고 이들의 발현과 관찰하였고 NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ 경로와의 관련성을 평가하기 위하여 IL-l$\beta$와 TNF-$\alpha$ 자극에 의한 NF-${\kappa}B$의 활성화 및 $I{\kappa}B{\alpha}$와 $I{\kappa}B{\beta}$의 분해 양상을 관찰하였다. 폐 상피세포의 종류에 따른 NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ 경로 조절의 기전을 규명하고자 IL-1$\beta$와 TNF-$\alpha$ 자극에 의한 $I{\kappa}B{\alpha}$의 인산화와 기저상태에서 IKK$\alpha$의 발현을 평가하였다. 결과 : BEAS-2B, A549, NCI-H157 세포에서는 IL-1$\beta$와 TNF-$\alpha$ 자극으로 $I{\kappa}B{\alpha}$와 $I{\kappa}B{\beta}$가 분해되었고 NF-${\kappa}B$의 활성화가 관찰되었으며 IL-8과 TNF-$\alpha$mRNA의 발현이 유도되었다. NCI-H719 세포에서는 IL-1$\beta$와 TNF-$\alpha$ 자극으로 $I{\kappa}B$ 분해에 의한 NF-${\kappa}B$의 활성화 및 염증매개 사이토카인의 발현이 관찰되지 않았다. BEAS-2B, A549, NCI-H157 세포에서는 IL-1$\beta$와 TNF-$\alpha$ 자극으로 ${\kappa}B$의 인산화가 관찰되었지만 NCI-H719 세포에서는 관찰되지 않았다. 기저상태의 IKK$\alpha$ 발현은 세포간에 차이가 관찰되지 않았다. 결론 : 폐 상피세포에서 NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ 경로는 염증매개 사이토카인 발현에 매우 중요한 역할을 하고, 일부 세포에서는 NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ 경로 조절의 차이를 보이는데 이는 IKK보다 상위 단계의 세포내 신호전달체계의 이상에 기인한 것으로 생각된다.

Background : The importance of pro-inflammatory cytokines, especially tumor necrosis factor $\alpha$ (INF-$\alpha$) and interleukin-1$\beta$ (IL-1$\beta$), have been extensively documented in the generation of inflammatory lung disease. Lung epithelial cells are also actively involved in initiating and maintaining inflammation by producing pro-inflammatory mediators. Understanding the mechanism of pro-inflammatory cytokine expression in lung epithelial cells is crucial to the development of new therapeutic modalities for inflammatory lung disease. Transcription of most pro-inflammatory cytokines is dependent on the activation of NF-${\kappa}B$. However, the relationship between pro-inflammatory cytokine expression and NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ pathway in lung epithelial cells is not clear. Methods : BEAS-2B, A549, Na-H157, NCI-H719 cells were stimulated with IL-$1{\beta}$ or TNF-$\alpha$ at various times, and then IL-8 and TNF-$\alpha$mRNA expressions were assayed by Northern blot analysis. IL-$1{\beta}$ or TNF-$\alpha$-induced NF-${\kappa}B$ activation was assessed by the nuclear translocation of p65 NF-${\kappa}B$ subunit. The degradation of $I{\kappa}B{\alpha}$ and $I{\kappa}B{\beta}$ by IL-$1{\beta}$ or TNF-$\alpha$stimulation was assayed by Western blot analysis. The phosphorylation of $I{\kappa}B{\alpha}$ was evaluated by Western blot analysis after pre-treating cells with proteasome inhibitor followed by IL-$1{\beta}$ or TNF-$\alpha$ stimulation. The basal level of IKK $\alpha$ expression was evaluated by Western blot analysis. Results: $I{\kappa}B{\alpha}$ and $I{\kappa}B{\alpha}$ was rapidly degraded after 5 minutes of incubation with IL-$1{\beta}$ or TNF-$\alpha$ in BEAS-2B, A549, and NCI-H157 cells. The activation of NF-${\kappa}B{\alpha}$ and the induction of IL-8 and TNF-$\alpha$ mRNA expression were observed by IL-$1{\beta}$ or TNF-$\alpha$ stimulation in these cells. In contrast, neither the changes in NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ pathway nor IL-8 and TNF-$\alpha$mRNA expression was induced by IL-$1{\beta}$ or TNF-$\alpha$ stimulation in NCI-H719 cells. IL-$1{\beta}$ and TNF-$\alpha$-induced $I{\kappa}B$ phosphorylation was observed in BEAS-2B, A549, and NCI-H157 cells, but not in NCI-H719 cells. The basal level of IKK$\alpha$ expression was not different between cell. Conclusion : NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ pathway plays an important role in the expression of pro-inflammatory cytokine in most lung epithelial cells. The absence of the effect on NF-${\kappa}B/I{\kappa}B$ pathway in NCI-H719 cells sæms to be due to the defect in the intracellular signal transduction pathway upstream to IKK.

#NF- ${kappa}B$ #${kappa}B/I{kappa}B$ Lung epithelial cells #Pro-inflammatory cytokine

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박계영

소속기관 가천의대 길병원 호흡기내과

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이승희

소속기관 국립경찰병원 내과

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