Bacteroides fragilis enterotoxin으로 자극한 장상피세포에서의 β-catenin 발현 및 염증조절에 대한 연구

Abstract

Bacteroides fragilis는 대장 내 존재하는 장내 공생균 중 하나이다. Bacteroides fragilis는 일반적으로 숙주와의 상호작용을 통해 다양한 이로운 효과들을 제공하지만 수술 및 자극으로 인한 점막층 손상이 존재할 경우엔 병원균으로써 작용하기도 한다. 이중, Enterotoxigenic B. fragilis (ETBF)는 인체 감염 시 설사 및 장염을 유발한다. ETBF가 생산하는 독소인 Bacteroides fragilis enterotoxin (BFT)는 약 20 kDa 크기의 zinc-dependent metalloprotease이며, 장상피세포의 integrity를 파괴하고 염증성 신호 및 사이토카인을 유도한다고 보고되어 있다. BFT는 상피세포와 접촉하여 상피세포막에 존재하는 E-cadherin을 분절을 유도한다. 이 과정에서 E-cadherin과 연결된 β-catenin이 떨어져나가 신호전달을 활성화시킨다. β-catenin은 canonical Wnt 신호전달계에서 주된 역할을 하는 단백질이며, 핵 내로 들어가 Wnt 관련 유전자들을 발현시킨다. Wnt 신호전달계는 발생, 증식, 분화, 면역 등에서 다양한 영향을 끼치기 때문에 BFT에 의한 염증반응기전에서 β-catenin의 역할 규명은 ETBF 감염, 그리고 더 나아가 감염 및 면역기전 이해에 큰 역할을 할 것으로 예상된다. 본 연구는 BFT로 자극한 장상피세포 염증반응에서 β-catenin의 중간 조절자로서의 역할에 대해 초점을 두고 진행하였다. 장상피세포에서 β-catenin 발현은 BFT 자극 이후 감소되었다가 점점 회복되었다. 반대로, Phospho-β-catenin의 발현은 BFT 자극 이후 증가되었다가 점점 감소되었으며 앞서 언급한 β-catenin 발현과 동일한 시간대에서 이루어졌다. 또한 β-catenin 발현이 정상으로 회복된 이후 nuclear β-catenin 이 증가함을 확인하였다. 다음으로 β-catenin과 NF-kB 사이의 상관관계를 확인하기 위해 β-catenin siRNA로 β-catenin을 억제하였으며, 그 결과, BFT로 자극한 장상피세포에서 NF-kB 활성 및 IL-8 분비가 증가되었음을 확인할 수 있었다. 이와 반대로, BFT로 자극한 장상피세포에서 β-catenin 과발현은 NF-kB 활성 및 IL-8 분비를 감소시켰다. 그러나 β-catenin은 IκB kinase (IKK) 및 activator protein-1 (AP-1) 활성에는 영향을 끼치지 않았다. 한편, glycogen synthase kinase 3β (GSK-3β)의 억제는 β-catenin 발현을 증가시켰으며, 이로 인해 장상피세포에서 BFT 자극에 의한 NF-kB 활성 및 IL-8 분비를 감소시켰다. 본 연구는 결과적으로 BFT로 자극한 장상피세포에서 β-catenin은 NF-kB를 통한 염증반응 조절인자로써 작용할 수 있음을 보여주었으며 ETBF 감염에 의한 급성 염증반응을 완화할 수 있을 가능성을 시사하였다.