Bacteroides fragilis enterotoxin 자극에 의한 nuclear factor-kappaB와 activated protein-1의 활성화 및 human beta defensin-2의 발현

Abstract

Human β-defensin-2 (hBD-2)는 각종 inflammatory stimulation에 의해 상피세포에서 발현되는 antimicrobial peptide이다. 본 연구에서는 HT-29 장상피세포에 B. fragilis 장독소를 자극하였을 때 발현되는 hBD-2와 nuclear factor-kappaB (NF-κB) 및 mitogen-activated protein kinase (MAPK)/activated protein-1 (AP-1)의 연관성을 연구하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. B. fragilis 장독소 자극을 받은 HT-29 장상피세포에서 hBD-2가 발현되었다. 2. B. fragilis 장독소 자극을 가한 HT-29 장상피세포에서 p50/p65 heterodimer로 구성된 NF-κB가 활성화 되었다. 이때 dominant negative IκBα plasmid를 포함하는 retrovirus를 transfection 시킨 HT-29 장상피세포에서는 B. fragilis 장독소 자극에 의해 증가한 hBD-2 유전자 발현이 현저히 감소되었다. 3. B. fragilis 장독소 자극을 받은 HT-29 장상피세포에서 MAPK와 AP-1이 활성화 되었다. 4. AP-1 활성 억제제인 curcumin을 HT-29 장상피세포에 전처리 한 경우 B. fragilis 장독소 자극에 의해 활성화된 AP-1이 감소되었으며, 이와 동시에 hBD-2 유전자 발현 또한 감소되었다. 5. MAPK중 JNK 활성 억제제를 HT-29 장상피세포에 전처리 한 경우 B. fragilis 장독소 자극에 의해 증가한 hBD-2 유전자 발현이 감소되었다. 이와 같은 결과는 B. fragilis 장독소 자극에 의해 장상피세포에서 발현되는 hBD-2 유전자는 NF-κB와 JNK/AP-1에 의해 조절되고 있음을 제시해 준다.; Background & Aims: Human β-defensin-2 (hBD-2), an antimicrobial peptide, is produced by epithelial cells in response to inflammatory stimulation. Although Bacteroides fragilis enterotoxin (BFT) has been shown to induce proinflammatory cytokines in intestinal epithelial cells, the defense mechanism against BFT remains to be studied. In the present study, we examined whether BFT could regulate hBD-2 expression in intestinal epithelial cells. Methods: The expression of hBD-2 gene in HT-29 human intestinal epithelial cell line was assessed by RT-PCR. DNA binding activities of nuclear factor-kappaB (NF-κB) and activated protein-1 (AP-1) were demonstrated by electrophoretic mobility shift assay. The activation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) was assessed by Western blot assays. Results: The stimulation of an HT-29 intestinal epithelial cell line with BFT increased hBD-2 mRNA expression in time- and dose-dependent manners. BFT stimulation also induced DNA binding activities of NF-κB and AP-1 signals, and blocking these activities resulted in reduced expression of hBD-2. In addition, BFT increased the activities of MAPK, such as ERK1/2, p38, and JNK kinases, in HT-29 cells. Pre-treatment with a JNK inhibitor (SP-600125) down-regulated hBD-2 expression and AP-1 activity, but either an ERK1/2 inhibitor (PD-98059) or a p38 inhibitor (SB-203580) did not significantly alter hBD-2 expression in BFT-stimulated HT-29 cells. Conclusions: These results demonstrate that BFT can up-regulate the antimicrobial hBD-2 expression in human intestinal epithelial cells through NF-κB and JNK/AP-1 pathways.