말초 혈액 단핵구의 TNF-$\alpha$와 IL-8 발현에서 내독소에 대한 내성 기전에 관한 연구

Mechanisms of Lipopolysaccharide-induced Lipopolysaccharide Tolerance in the Expression of TNF-$\alpha$ and IL-8 in Peripheral Blood Monocytes

연구배경 : 그람음성 간균의 내독소에 의한 sepsis syndrome에서 단핵 식세포는 내독소에 의해 자극받아 여러 종류의 cytokine을 분비함으로써 개체를 방어하는데 있어 매우 중요한 역할을 한다. 그러나 불행히도 cytokine들은 개체를 방어하는 작용 뿐 아니라 TNF등의 경우처럼 심각한 조직손상을 가져오는 효과도 있다. 그러므로 생체 내에서 내독소에 반응하여 cytokine의 분비를 조절하는 기능은 매우 중요하다. 이전의 연구에서 미리 내독소에 노출된 단색 식세포는 내독소로 재자극 시 cytokine 생성능의 저하가 관찰되었는데 이러한 현상을 '내독소 내성'이라고 하며 cytokine 분비조절에 중요한 역할을 하리라 생각되나 그 기전 등에 대해서는 연구가 부족한 상태이다. 방 법 : 생체 외에서 내독소에 대한 내성획득의 조건을 확립하고자 정상인의 말초혈액 단핵구를 10ng/ml의 저농도 내독소로 24시간 전처치한 후 2회 세척하고 다시 1 ng/ml의 내독소로 각각 4시간, 6시간, 24시간 자극하여 TNF-$\alpha$와 IL-8의 단백량을 측정하고 총 RNA를 분비하였다. 내독소 내성 획득 기전을 밝히고자 내독소 전처치 시에 자가혈청, PMA, antiCD14 Ab, Indomethacin, $PGF_2$를 각각 첨가하여 내성획득에 영향을 주는지 알아보았다. TNF-$\alpha$와 IL-8의 단백량은 ELISA를 이용하여 측정하였고 분리한 RNA를 이용하여 TNF-$\alpha$와 IL-8에 대한 Northern blot analysis를 시행하였다. 결 과 : 말초혈액을 저농도 내독소로 전처치하면 TNF-$\alpha$ 단백 생성 및 mRNA 발현을 억제하였으나 IL-8에 대해서는 이러한 현상을 관찰할 수 없었다. 전처치 시에 antiCD14 Ab를 내독소와 같이 준 경우 억제된 TNF-$\alpha$ 생성이 부분적으로 회복되었다. PMA만으로 전처치 하여도 저농도 내독소 전처치와 유사하게 내독소 내성을 유도할 수 있었다. 결 론 : 내독소에 의한 내성획득에는 CD14가 관여하고 Protein kinase C 경로를 통하며 pretranslational 수준에서 조절되는 것으로 생각된다.

Background : Monocytes/macrophages play a central role in determining the host response during Gram-negative infection through secretion of a variety of mediators after stimulation of LPS. Even though cytokine production has been shown to play an important role in host defense during sepsis, cytokine release may also lead to tissue injury. Thus, regulation of macrophage response to LPS is critical for host survival during Gram-negative sepsis. In animals exposed to nonlethal doses of endotoxin, a characteristic hyporesponsiveness to subsequent administration of endotoxin has been observed. This phenomenon was known as 'LPS tolerance'. However, little information is available regarding the underlying mechanism of LPS tolerance. Method : Peripheral blood monocyte(PBMC) was isolated from peripheral blood of normal volunteers by adhesion purification method. To evaluate the conditions to obtain LPS tolerance, preculture was carried out with LPS at 10ng/ml for 24 hours. For stimulation, culture plates were washed two times and were stimulated with LPS at $1{\mu}g/ml$ for 4, 6 and 26 hours. To assess the underlying mechanisms of LPS tolerance, autologous serum, PMA, anti-CD14 Ab, Indomethacin or $PGF_2$ were added to preculture solution respectively. Cytokine concentrations in culture supernatants were measured using ELISA for TNF-$\alpha$ and IL-8 and mRNA of TNF-$\alpha$ and IL-8 were determined by Northern blot analysis. Results : The exposure of PBMC to low dose of LPS suppressed the cytokine production and mRNA expression of TNF-$\alpha$, but not IL-8. Anti-CD14 Ab partially recovered production of TNF-$\alpha$ which was suppressed by preculture with low dose LPS. The preculture with PMA induces LPS tolerance, as preculture with low dose LPS. Conclusion : LPS tolerance to TNF-$\alpha$ is regulated pretranslationally and is influenced by protein kinase C pathway and CD14.