Effect of Interleukin-12 on the Expression of E-selectin in Mouse Model of Lewis Lung Carcinoma

Lewis 폐암 마우스 모델에서 Interleukin-12가 E-selectin 발현에 미치는 영향

Background: Interleukin-12 (IL-12) can induce antitumor effects in vivo. This antitumor effect is associated with T cell infiltration but the effect of IL-12 on the steps of T cell migration into the tumor tissue has not been fully elucidated. This study focused on the effect of IL-12 on the tumor growth and the metastasis and on the expression of E-selectin, an adhesion molecule which is activated endothelial specific in its expression. In addition, we studied whether the expression of E-selectin is associated with the TNF-$\alpha$, a cytokine that its production is increased by IL-12 and has functions inducing a variety of adhesion molecules. Methods: Mice of C57BL/6 strain were injected with Lewis lung cancer cells followed by either IL-12, TNF-$\alpha$, or normal saline by intraperitoneal route. Twenty eight days after tumor cell inoculation, metastatic nodules of lung were enumerated and immunohistochemical staining of the subcutaneous tumors were performed with monoclonal antibodies to CD4, CD8, CD16, and E-selectin. In IL-12 treated mice, the subcutaneously implanted Lewis lung tumors were decreased in size and the metastases were also decreased in number compared to control mice. On tumor tissues, increased infiltration of CD4+, CD8+, and CD16+ cells were oberved in IL-12 treated mice compared to control mice. In control mice, E-selectin was absent on tumor vessels, but the expression of E-selectin was increased on tumor vessels of IL-12 treated mice. Administration of TNF-$\alpha$ increased not only the expression of E-selectin but also infiltrations of CD4+, CD8+, and CD16+ cells on tumor tissues. Conclusions: These results demonstrate that IL-12 inhibits tumor growth and metastases through infiltrations of inflammatory cells in mouse model of Lewis lung carcinoma and E-selectin may playa role in inflammatory cell recruitment on tumor tissue following IL-12 administration. Also, TNF-$\alpha$ may have a role as a mediator responsible for the IL-12 induced expression of E-selectin.

연구배경: Interleukin-12 (IL-12) 는 자연살해세포와 T 림프구 활성을 증가시킬 뿐 아니라 증식을 촉진시키고 mterferon-$\gamma$와 granulocyte-macrophage colony stimulating factor 그리고 tumor necrosis factor-$\alpha$ (TNF-$\alpha$)의 생성을 유도한다고 알려져 있으며 여러 동물실험에서 악성종양의 치료에 상당한 효과가 있음이 알려져 있다. 이런 결과는 종양내 염증세포의 침윤이 증가함과 밀접한 관련이 있다고 밝혀져 있지만 이들 염증세포가 종양내로 이동하는 단계에 IL-12가 미치는 영향에 대해서는 잘 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 IL-12가 종양의 성장 및 전이에 미치는 영향과 활성화된 내피세포에 발현되는 것으로 알려진 E-selectin의 발현에 미치는 영향을 관찰하고자 하였고 또한 E-selectin의 발현이 IL-12에 의해 생산이 증가되고 여러 유착분자의 발현을 유도하는 작용이 있는 것으로 알려진 TNF-$\alpha$와 연관이 있는지 알아보고자 하였다. 방법: C57BL/6 마우스를 대상으로 Lewis 폐암세포주를 피하주사하여 암세포를 이식한 후 각 군마다 각각 IL-12 또는 TNF-$\alpha$ 생리식염수를 복강내 투여하였다. 암세포이식 28일째 마우스를 도살하여 폐전이 결절의 수를 측정하였으며 피하종양에 대해 CD4, CD8, CD16, E-selectin에 대한 면역화학조직염색을 시행 하였다. 결과: IL-12를 투여한 군에서 대조군에 비해 암세포 이식부위의 종양 크기가 감소하였으며 폐전이 결절의 수도 감소하였다. IL-12를 투여한 군에서 대조군에 비해 CD4+ 및 CD8+ 그리고 CD16+ 세포의 종양내 침윤이 증가하였다. IL-12를 투여하지 않은 대조군에서 E-selectin은 발현되지 않았으나 IL-12 투여군에서 종양내 혈관내피세포에서의 E-selectin 발현이 증가되었다. TNF-$\alpha$ 투여시 종양내 혈관내피세포에서의 E-selectin 발현 증가가 관찰되었으며 또한 종양내 CD4+ 및 CD8+ 그리고 CD16+ 세포의 침윤이 증가되었다. 결론: 이상의 결과로 보아 IL-12는 Lewis 폐암모델에서 종양내 염증세포의 침윤을 일으켜 종양의 성장과 전이를 억제하는 작용을 나타내며 염증세포의 침윤에는 E-selectin이 관여할 것으로 생각된다. 또한 E-selectin의 발현증가에는 IL-12 에 의해 생성이 유도되는 TNF-$\alpha$가 작용할 가능성을 추정할 수 있겠다.