The Role of Interleukin 8 and NF(nuclear factor)-κB in Rhinovirus-Induced Airway Inflammation

Background : Rhinovirus(RV) infections frequently trigger dyspnea and paroxysmal cough in adult patients with asthma and are the most prevalent cause of the common cold. However, the mechanisms of a RV-induced airway inflammation is unclear. Since the RV does not directly destroy the airway epithelium, it is presumed that the immune response to the RV contributes to the pathogenesis of the respiratory symptoms. In order to test this hypothesis, this study characterized the time-sequenced alterations in interleukin(IL)-8 elaboration from the human bronchial epithelial cells and evaluated the role of NF(nuclear factor)-${\kappa}B$ in the RV-induced IL-8 production by pretreating the inhibitors of NF-${\kappa}B$ activation. Methods : The ability of RV-infected human bronchial epithelial cells and BEAS-2B cells to produce the IL-8 was compared with the controls. This study infected BEAS-2B cells with the RV14 obtained from the American Type Culture Collection. The supernatants were harvested from the RV infected BEAS-2B cells and the controls at 2hr, 4hr, 6hr, 12hr, 24hr, 48hr from the inoculation time. This study measured the IL-8 concentration using the ELISA kits. In order to elucidate the role of NF-${\kappa}B$ in the RV-induced IL-8 production, the effect of the NF-${\kappa}B$ inhibitors was evaluated on RV-induced IL-8 production. Results: The BEAS-2B cells produced small amounts of IL-8 that accumulated slowly with time in the culture. The RV was a potent stimulator of the IL-8 proteins production by BEAS-2B human bronchial epithelial cells. Antioxidants, N-acetyl-L-cysteine(NAC),\ and pyrrolidine dithiocarbamate(PDTC), blocked the IL-8 elaboration by the RV-infected BEAS-2B cells, which was dose-dependent, but N-Tosyl-L-phenylalanine chloromethyl ketone(TPCK) did not. Conclusion: Some antioxidants inhibited the RV-induced IL-8 production by blocking the NF-${\kappa}B$, which may have a therapeutic potential in asthma.

Rhinovirus 유발성 기도염증반응에서 Interleukin-8과 전사인자 NF(nuclear factor)-κB의 역할에 대한 연구

연구배경 : Rhinovirus(RV)는 상기도 감염의 중요한 원인균으로, 성인에서 기관지천식의 급성악화의 주요 원인이다. RV에 의한 기도염증반응의 기전은 잘 알려져 있지 않지만 interleukin(IL)-1, IL-6, IL-8 및 RANTES 등의 사이토카인을 매개로 일어난다. 염증반응에 관여하는 사이토카인의 발현은 적어도 전사인자 NF-${\kappa}B$에 의존성이므로 이러한 가설을 검증하기 위해 인체기도상피세포에서 RV에 의한 IL-8의 분비양상과 NF-${\kappa}B$ 활성화 단계에서 차단 제로 이용되는 N-acetyl-L-cysteine(NAC), PDTC, 및 TPCK를 투여하여 IL-8의 차단정도를 연구하여 NF-${\kappa}B$의 역할을 규명하고자 하였다. 방법 : 인체 기관지상피세포(BEAS-2B)와 RV type 14(RV14)를 ATCC로부터 구입하여 RV14 스톡을 만들고 역가를 측정하였다. 자극이 없는 대조군(배지단독)과 RV14를 상피세포에 감염시킨 후(MOI=1.0) 각각에서 2, 4, 6, 12, 24, 48 시간에 배양 상층액(SN)을 얻었다. 또한 대조군, RV14 자극군, NAC, PDTC, 및 TPCK 처치와 함께 RV14 자극을 준 군에서 각각 배양 12시간에 배양 상층액을 수집했다. SN에서 효소면역측정법으로 IL-8의 농도를 측정하였다. 결과 : 1) 상피세포는 RV14 자극이 없는 상태에서 배양시간의 경과에 따라 약간의 IL-8의 생산이 있었다. 2) 상피세포에 RV14 감염 후 4시간에서부터 IL-8이 증가하여 배양 48시간까지 지속적으로 증가하였다. 3) NAC와 PDTC는 RV14에 의한 IL-8의 생산을 유의하게 감소시켰으나, TPCK는 RV에 의한 IL-8의 생산을 억제하였지만 통계학적으로 유의하지 않았다. 4) NAC와 PDTC는 RV에 의한 IL-8 생성을 용량 의존적으로 억제하였다. 결론 : 일부 항산화제가 RV에 의한 기도염증반응을 차단할 수 있는 가능성을 제시하며 추후 NF-${\kappa}B$ 활성화 경로의 차단 부위에 대한 연구가 필요할 것으로 생각한다.