The Suppressive Effects of Integrin Antibodies on the Infection of Hantaan Virus in Fibroblasts

한탄바이러스의 섬유아세포 감염에 대한 Integrin 항체의 억제 효과

Pathophysiological mechanism of hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) is not fully understood. Major clinical findings of HFRS patients are widespread hemorrhage, acute renal failure and shock. Basic lesion is vascular injury with microvascular hemorrhage and relatively little inflammation. According to autopsy findings, renal medulla shows focal hemorrhage, tubular necrosis and interstitial mononuclear infiltrates. The predominant cell type in the renal and pulmonary interstitium is a fibroblast and it participates in the healing process at the injury site by secreting a large amount of extracellular matrix proteins. Cultured human lung fibroblasts and Mongolian gerbil fibroblasts were known to be good host cells for the hantaan virus. It is possible that not only the endothelial cell but also the fibroblast is a target of Hantaan virus and the fibroblast might be involved in the pathogenesis and the healing process in HFRS. Integrins are adhesion molecules, and act as receptors for many extracellular matrix proteins. Recently, there are many reports that cell surface integrins influence on some viral infections or reversely viruses influence on the expression of integrins. The ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin is a major receptor for the fibronectin which is an important extracellular matrix protein secreted by fibroblasts. In this study, the role of ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin in the infection of Hantaan virus was examined by using anti-${\alpha}_5{\beta}_1$, integrin, anti-${\alpha}_5$ integrin and anti-${\beta}_1$, integrin antibodies in chicken embryo fibroblasts (CEF) and Mongolian gerbil fibroblasts(MGF). The treatment of anti-${\alpha}_5{\beta}_1$, integrin antibody in CEF reduced the virion titers 26.8% and the amount of nucleocapsid N protein 32.6% when compared with control CEF. When MGF were treated with anti-${\alpha}_5$, anti-${\beta}_1$ and anti-${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin antibodies, virion titers were reduced by 26.5%, 29.4% and 28.7% and the amount of nucleocapsid N protein were reduced by 65.2%, 59.7% and 72.6%. These results suggested that ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin might act as a receptor for the Hantaan virus or blocking of ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin influences on the viral replication in CEF and MGF. It is also possible that the blocking of only one subunit of integrin represents similar results in that of whole molecule.

사람과 동일한 증상을 나타내는 동물 모델이 없는 신증후출혈열의 병리 기전을 이해하기 위하여 in vitro culture system을 이용하였다. 신증후출혈열의 주된 병변이 혈관내피세포외에 섬유아세포가 많이 존재하는 신세뇨관 간질 및 폐간질임을 기초로 하여 계태아와 Mongolian gerbil의 섬유아세포에서 fibronectin에 대한 수용체인 ${\alpha}_5{\beta}_1$, integrin에 대한 항체를 처리하여 한탄바이러스 감염에 대한 영향을 관찰하였다. 초대 배양하여 사용한 계태아 섬유아세포 및 MGF 모두 한탄바이러스가 잘 감염되었으나 계태아 섬유아세포에 비하여 MGF에서 바이러스의 증식이 더 우수하였다. 계태아 섬유아세포와 MGF에서 ${\alpha}_5{\beta}_1$, integrin에 대한 항체 처리 5일 후 바이러스의 N 단백의 역가는 항체를 처리하지 않은 대조군에 비하여 각각 32.6%, 72.6%로 virion의 역가는 26.8%, 28.7%로 감소하여 두 세포에서 모두 감염력을 가진 바이러스의 양은 거의 동일하게 감소 되었다. 또한 ${\alpha}_5$ subunit와 ${\beta}_1$, subunit에 대한 항체를 MGF 세포에 처리한 후 바이러스의 N단백의 역가는 65.2%, 59.7%로 ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin에 대한 항체 처리하였을 때(72.6%)와 거의 유사하게 감소하였고 감염력을 가진 바이러스의 양도 26.5%, 29.4%로 감소하여 ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin에 대한 항체 처리시(28.7%)와 거의 유사하게 감소하였다. 이러한 결과는 ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin이 한탄바이러스에 대한 수용체로써 작용할 가능성을 시사하였으며 또다른 기전으로는 ${\alpha}_5{\beta}_1$ integrin의 차단에 의한 이차적인 영향으로 한탄바이러스의 증식에 커다란 영향을 미치는 것을 생각할 수 있었다.