Bacteroides fragilis 장독소로 자극한 수지상 세포에서의 Heme oxygenase-1 발현

Abstract

Bacteroides fragilis는 장내 정상 균 무리로 알려져 있다. 이 중 비 병원성 공생 균인 nontoxigenic B. fragilis (NTBF)는 장내 건강한 점막 층을 유지하는데 기여한다. 그러나 장독소(enterotoxin, BFT)를 분비하는 enterotoxigenic B. fragilis (ETBF)는 설사와 장염과 같은 질환을 유발하고 장내 염증반응을 일으키는 것으로 보고되고 있다. 박테리아가 장내에 침입하면 장점막이 손상되어 염증반응이 일어나게 되는데 이는 대부분 장내에 거주하고 있는 수지상 세포(dendritic cells, DCs)에 의하여 시작된다. 이때 활성산소는 염증 주위의 백혈구로부터 분비되어 염증 부위를 제거하는 역할을 하는데 그 반응성이 강력하여 정상세포에게도 피해를 준다. 때문에 활성산소에 의한 피해를 효과적으로 억제하기 위하여 항산화물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Heme oxygenase-1 (HO-1)은 생체 내에서 합성되는 대표적인 항산화, 항염증 물질이다. 만약 ETBF 감염 시 장내세포에서의 HO-1 발현과 그 발현경로를 규명한다면 장내 염증과 관련된 질병에 대한 인체 세포의 항염증반응과 같은 면역기전 규명에 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 본 연구는 BFT로 자극된 DCs 에서 항산화물질인 HO-1의 발현 및 발현 경로를 추적하였다. 그 결과 BFT에 노출된 DC2.4 세포의 HO-1 발현이 BFT에 노출되지 않았을 때와 비교하여 약 3배정도 증가함을 확인하였다. 동시에 NF-κB와 AP-1 전사인자의 활성과 HO-1 발현의 상관관계를 규명하기 위하여 dominant negative (dn)-IκBα DNA와 dn-TAM67 DNA를 lentiviral vector에 의해 전달함으로써 각 전사인자의 활성을 억제한 DC2.4 세포를 제작하였다. 각각의 DC2.4 세포에 BFT를 자극하여 HO-1 발현을 관찰한 결과 두 가지 세포 모두에서 HO-1의 발현이 증가하였다. 한편 BFT 처리된 DC2.4 세포에서 mitogen-activated protein kinase (MAPKs)의 활성도 관찰하였다. dn-Erk2, dn-JNK1 or dn-p38 DNA를 포함하는 lentiviral particle을 transduction한 각각의 DC2.4 세포에 BFT를 자극하여 HO-1의 발현을 관찰한 결과 dn-Erk2와 dn-p38 DNA가 전달된 DC2.4 세포에서 HO-1 발현이 BFT 처리하지 않은 세포와 비교하여 차이가 없었고, dn-JNK1 DNA가 전달된 DC2.4 세포에서는 HO-1 발현이 BFT 처리하지 않은 세포와 비교하여 증가되었다. 따라서 ERK와 p38의 활성이 HO-1의 발현과 관계가 있음을 확인하였다. 이 연구를 통해 BFT가 자극된 DCs에서 HO-1의 발현증가를 관찰함으로써 DCs가 염증반응에 대항한 세포방어 역할을 수행할 수 있는 가능성을 확인하였으며, 그러한 HO-1의 발현에 ERK와 p38이 관여함을 규명하였다.