The potential role of IL-33/ST2 pathway in renal allograft rejection

Abstract

서론 Interleukin (IL)-33 은 IL-1 계열의 cytokine 으로 염증을 조장하고 면역 반응을 조절한다. 최근 연구들은 IL-33 과 이것의 수용체인 suppression of tumorigenicity 2 (ST2) 는 심장이식에서 동종이식거부반응을 나타내는 생체지표임을 밝혀 냈다. 그러나 신장이식에서의 동종이식거부반응에서의 IL-33과 ST2 의 역할을 본 연구는 거의 없다. 특히, 거부반응의 유형에 따른 IL-33/ST2 pathway를 고찰된 바가 없다. 본 저자들은 신장이식거부반응에서 IL-33과 ST2의 신장이식거부반응에서의 역할을 규명하고, 이식 거부 반응의 종류에 따라 다르게 발현됨을 확인하고자 한다.

대상 및 방법 혈청 및 신장 조직 검체는 이식 받지 않은 대조군과 신장이식거부반응이 증명된 수혜자군 (거부군) 으로부터 획득하였다. 이식거부반응은 급성과 만성 거부반응으로 구분하였으며, 급성은 세포 매개성 거부반응과 항체 매개성 거부반응으로 구분하였다. 만성은 항체 매개성 거부반응만을 포함하였다. 총 네 그룹에서 획득한 검체에서 IL-33 과 ST2 의 발현량을 비교하였다. 발현은 enzymelinked immunosorbent assay 와 면역 조직 화학을 이용하여 각각 측정하였다. 또한, 사람의 신장 근위세뇨관상피세포를 배양하여 각 거부군의 혈청으로 자극하여 이식 모델을 만든 후, Anti-ST2 monoclonal antibody (anti-ST2 antibody) 를 처리하여 IL-33과 ST2 의 발현이 억제되는지를 확인하였다. 마지막으로 혼합림프구반응 및 주화성 검사를 통해 anti-ST2 antibody 의 용량에 따른 억제 효과를 확인하였다.

결 과 혈청에서 IL-33 은 발현양이 낮아 비교할 수 없었지만, ST2 는 대조군보다 거부군에서 높게 발현되었다. 조직에서는 IL-33 과 ST2 모두 거부군에서 높게 발현되었다. 특히 만성 거부군보다 급성 거부군에서 IL-33과 ST2 가 더 많이 발현되었으나 급성 세포 매개성 거부군과 급성 항체 매개성 거부군의 발현량 의 차이는 없었다. 이식 모델에서 anti-ST2 antibody 가 처리되었을 때 IL-33과 ST2 의 발현량은 통계적으로 유의하게 감소되었다. Anti-ST2 antibody 는 혼합 림프구반응 및 IL-8 의 감소를 야기하였으며, 특히 높은 농도에서 통계적으로 유의하게 감소시킴을 확인하였다. Recombinant IL-33 에 의한 주화성은 anti-ST2 antibody 에 의해 감소되었다.

결론 신장이식거부반응에서 IL-33과 ST2 는 발현이 증가되었으며, 급성 거부반응에서 더 뚜렷이 관찰되었다. IL-8 과 같은 호염증성 cytokine이 신장이식거부반응의 IL-33/ST2 pathway 에 관여할 것으로 사료된다. 따라서 IL-33/ST2 pathway 를 막는 것은 이러한 호염증성 cytokine 을 억제하여 신장이식거부반응을 완화시킬 수 있겠다.; Background Interleukin (IL)-33, a member of the IL-1 family of cytokines, has pleiotropic effects, including inflammation promotion and immune response regulation. Recent studies have shown that IL-33 and its receptor, suppression of tumorigenicity 2 (ST2), are biomarkers in heart allograft rejection. However, few studies have reported their role in renal allograft rejection. In particular, the responses of the IL-33/ ST2 pathway according to the rejection type remain unclear. Here, we demonstrated that IL-33 and ST2 expression is differentially expressed according to the rejection type in kidney transplantation. Methods Sera and transplant kidney biopsy tissues were obtained from recipients with acute antibody mediated rejection (AAMR, n=12), acute cell mediated rejection (ACMR, n=12), and chronic antibody mediated rejection (CAMR, n=17). The expression of IL-33 and ST2 was measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and immunohistochemistry, respectively. The data from 10 normal controls were compared. To further define the role of the IL-33/ST pathway, human renal proximal tubular epithelial cells were primary cultured and treated with an anti-ST2 antibody (0.5 μg/ml and 1 μg/ml). Results While the levels of IL-33 were too low to be analyzed by ELISA, the ST2 levels were higher in all three rejection types than in the controls. Immunohistochemical analysis demonstrated that IL-33 and ST2 expression was upregulated in the kidney tissues of patients with rejection compared to the controls. The expression levels were also higher in AAMR and ACMR than in CAMR. However, the expression levels of IL-33/ST2 were not significantly different between AAMR and ACMR. In primary human renal proximal tubular epithelial cells, the expression of IL-33, IL-8, and fibronectin was initially significantly increased in the recipients’ serum, however, the levels decreased after treatment with an anti-ST2 antibody. Furthermore, the anti-ST2 antibody specifically suppressed the upregulation of mixed lymphocyte reaction and IL-8. Boyden chambers assay showed that recombinant IL-33-induced chemotaxis was blocked by the anti-ST2 antibody treatment. Conclusions The IL-33/ ST2 pathway is upregulated in renal transplant rejection, more notably in acute episodes. Blocking the IL-33/ST2 axis ameliorates renal allograft rejection by suppressing proinflammatory cytokines.