호산구에서 Butyric acid의 유리지방산 수용체 2와 3을 통한 인터루킨-4 생성 유도

Abstract

There is vastly increasing evidence that eosinophils play multifaceted roles in regulating innate immunity, tissue regeneration, and homeostasis. Short chain fatty acids (SCFAs), acetate, propionate, and butyrate, are produced by gut microbiota as fermentation products and transported to other tissues in the body via the blood circulation. These SCFA molecules activate G protein-coupled receptors (GPCRs), free fatty acid receptor (FFAR) 2 and 3 (GPR43) to engage in a variety of immune and metabolic responses. In the present study, we investigated expression and function of these receptors in eosinophils. These two surface receptors were increasingly expressed as cord blood (CB)-derived eosinophils differentiate and were detected peripheral blood (PB) eosinophils, fully matured eosinophils, with greater expression of FFAR3 over FFAR2. When CB and PB eosinophils were treated with butyrate, but not acetate or propionate, for 24 h, they expressed intracellular IL-4 in dose- and time-dependent manners with only marginal expression of IFN-ɤ. The synthetic agonists of FFAR2 and FFAR3, CFMB and AR420626, respectively, induced intracellular IL-4 production with more potency of AR420626 than CFMB. Importantly, when IL-5 was added for the last 60 min to the AR420626- or butyrate-treated PB eosinophil cultures, a small amount of IL-4 was detected, in the culture supernatant. Phospho-ERK1/2 was induced upon treatment of CB eosinophils with butyrate and AR420626. In agreement, an ERK inhibitor abolished butyrate- and AR420626-induced intracellular IL-4. Collectively, these data suggest that butyrate elaborates eosinophil IL-4 production to potentiate pleiotropic roles of eosinophils.; 최근 호산구의 선천성 면역의 조절과, 조직 재생, 그리고 항상성의 측면에서의 다면적인 역할에 대한 증거들이 대단히 증가하고 있다. 단사슬지방산 (SCFAs)인 acetate, propionate, butyrates는 장에서의 미생물의 발효과정에서 생성되고 체내의 여러 조직으로 운반된다. SCFAs는 GPCR인 FFAR2와 FFAR3를 활성화시킴으로써 다양한 면역과 물질대사 반응에 관여하게 된다. 최근 연구에서, 우리는 호산구에서의 이런 수용체의 발현과 기능을 연구 하였다. FFAR2와 FFAR3의 발현은 제대혈-유래 호산구의 분화에 따라 증가하였고, 말초 혈액에서 분리한 호산구에서도 발현을 하고 있음을 확인하였고 두 출처의 세포 모두에서 FFAR3가 FFAR2보다 더 발현하고 있음을 확인하였다. 제대혈-유래 및 말초혈액 에서의 호산구를 butyrate로 24시간 자극하였을때 세포내의 IL-4가 IFN-ɤ의 미미한 발현과는 다르게 butyrate의 농도와 시간 의존적으로 증가하였고, acetate와 propionate는 발현을 유도하지 못하였다. FFAR2와 FFAR3의 synthetic agonists인 CFMB와 AR420626는 IL-4 생산을 유도하였고, AR420626은 CFMB보다 조금 더 효능이 높았다. 중요하게도, AR420626과 butyrate를 자극한 말초혈액-호산구에 IL-5를 마지막 1시간동안 처리했을때, 세포배양액에서 소량의 IL-4가 탐지되었다. 제대혈-유래 호산구를 butyrate와 AR420626로 자극하였을 때, ERK1/2의 인산화를 유도하였다. 이러한 결과들을 종합해 보았을 때 butyrate는 호산구의 IL-4 생산을 증가시키고 이를 통해서 호산구의 다면적 역할에 기여한다고 제안 할 수 있다.