The Mechanism of Cholesterol Efflux by ATP Binding Cassette Transporter in Human Gallbladder Epithelial Cells

Abstract

Introduction: Gallbladder epithelial cells are exposed to high cholesterol concentrations in bile. Gallbladder epithelial cells possess an ATP-binding cassette (ABC) transporter mediated pathway for cholesterol and phospholipid efflux in vitro. These findings suggest that gallbladder epithelial cells may participate in reverse cholesterol transport, and ABC transporters may be relevant for cholesterol associated gallbladder disease such as cholesterolosis, cholesterol gallstone with cholecystitis, and cholesterol polyp. We investigated expression of ABC-mediated transporters such as ABCA1, ABCG5 and ABCG8 in human gallbladder epithelial tissues with cholesterol associated gallbladder diseases, and also evaluated the relationship between ABCA1 and inflammation. Materials and Methods: Twenty cases of cholesterol gallstone with cholecystitis, 5 cases of cholesterolosis with cholesterol gallstone, 6 cases of cholesterol polyp, 2 cases of gallbladder cancer, and 6 cases of normal controls were evaluated for ABCA1, ABCG5 and ABCG8 expression by Western blotting and immunohistochemical study. In addition, this study used RT-PCR to evaluate ABCA1 gene expression in human gallbladder epithelial tissues. To evaluate the relationship between ABCA1 and inflammation, Western blotting for ABCA1 on dog gallbladder epithelial (DGBE) cells cultured and treated with lipopolysaccharide (LPS). Results: ABCA1 localized predominantly to the basolateral membrane, while ABCG8 showed a focal and diffuse intracellular pattern at the apical side in human gallbladder epithelial cells by immunohistochemistry. Both ABCA1 and ABCG8 immunohistochemically stained more strongly in gallbladder epithelial cells around cholesterol laden macrophage tissues. ABCA1 and ABCG8 expression increased in cholesterolosis, cholesterol gallstone with cholecystitis, cholesterol polyp over normal gallbladder tissue. Western blots showed increased ABCG5, ABCG8 and ABCA1 protein expression, especially in cholesterolosis, cholesterol stone with cholecystitis, cholesterol polyp and gallbladder cancer. ABCA1 mRNA was increased in cholesterol associated gallbladder diseases. LPS treatment for cultured DGBE cells accentuated ABCA1 expression in vitro. Conclusions: Cholesterol associated human gallbladder diseases are associated with up-regulated sterol transporter ABCA1, ABCG5, and ABCG8 expression. Therefore, an ABC transporters mediated pathway may play a part in cholesterol associated human gallbladder disease pathogenesis. Inflammation may be a factor that increases ABCA1 expression and activity in human.; 배경: 담즙을 저장하고 농축하는 기능이 있는 담낭의 상피세포는 고농도의 콜레스테롤에 노출되어 있고, 담즙으로부터 담낭상피세포 내로 흡수된 콜레스테롤 및 인지질은 ATP-binding cassette (ABC) 수송체 매개 경로를 통해 콜레스테롤 및 인지질 유출에 관여한다. 콜레스테롤에 관여하는 수송체인 ABC 수송체는 실험동물의 담낭세포들을 이용한 이전 연구들에서 존재와 기능에 대해 알려져 있다. 이는 ABC 수송체가 콜레스테롤 담석같은 콜레스테롤과 연관된 담낭질환에 관여할 수 있는 가능성을 제시한다. 본 연구에서는 콜레스테롤과 연관된 인간의 여러 담낭질환에서 담낭상피세포에서의 ABCA1, ABCG5, ABCG8의 발현 여부를 알아보고 ABC 수송체와 콜레스테롤과 연관된 담낭 질환과의 연관성을 규명하고자 한다. 또한 염증이 ABCA1에 어떤 변화를 주며 그 변화를 통해 콜레스테롤 유출에 대한 영향을 주는지에 대해 규명하고자 한다. 대상 및 방법: 생체내 실험으로 콜레스테롤 담석이 있는 담낭염 20 예, 콜레스테롤 담석이 동반된 담낭 콜레스테롤 침착증 5 예, 콜레스테롤 용종 6 예, 담낭암 2 예, 정상담낭 6 예에서 ABCA1과 ABCG5, ABCG8의 발현정도를 알아보기 위해 Western blotting과 조직면역화학 검사를 시행하였다. ABCA1의 mRNA는 RT-PCR로 확인하였다. ABCA1과 염증의 관련성을 알아보기 위해 배양된 개의 담낭 상피세포에 LPS를 용량과 시간에 따라 처리후 ABCA1의 발현량을 관찰하였다. 결과: 조직면역화학검사에서 ABCA1은 인간 담낭상피세포의 기저외측부에 미만성으로 분포되어 관찰되었고, 특히 상피세포 밑으로 지방을 함유한 대식세포가 있는 모여있는 부분에 ABCA1이 증가되어 관찰되었다. ABCG8은 인간 담낭세포내 첨부에 국소적으로 관찰되었고 산발적인 분포를 보였다. ABCA1처럼 상피세포 밑으로 지방을 함유한 대식세포가 있는 모여있는 부분에 발현이 증가되어 관찰되었다. ABCA1과 ABCG8 모두 콜레스테롤과 연관된 담낭질환을 가진 담낭상피세포에서 정상 담낭상피세포보다 증가되어 관찰되었다. Western blotting을 통한 ABCA1, ABCG5와 ABCG8의 발현은 콜레스테롤 담석이 있는 담낭염이나 콜레스테롤 침착증, 콜레스테롤 용종 등의 콜레스테롤과 연관된 담낭질환의 조직에서 모두 발현이 증가되었다. ABCA1의 mRNA에 대한 RT-PCR검사에서도 콜레스테롤 연관 담낭질환에서 발현이 증가되었다. 염증과 ABCA1의 연관성을 보기위해 개의 담낭상피세포를 배양하여 E. Coli의 내독소인 LPS를 처리했을 때 ABCA1의 발현량이 증가하였다. 결론: 콜레스테롤 수송체인 ABCA1, ABCG5, ABCG8은 인간 담낭상피세포에 존재하고 특히 콜레스테롤과 연관된 담낭질환에서 증가되어 관찰되는 것으로 보아 콜레스테롤과 연관된 담낭질환의 병리에 관여할 것으로 추정된다. 그리고, 염증과 ABC 수송체 발현이 연관되어 있어 콜레스테롤과 연관된 담낭질환의 병리에 관여할 것으로 생각한다.