Effect of FK506 and Cyclosporin A on Degradation and Pathway in Bronchial Epithelial Cells, Monocytes, Lymphocytes and Alveolar Macrophages

Background : Cyclosporin A(CsA) and tacrolimus(FK506) have been widely used as immunosuppressants. The effects of CsA, or FK506, on the $I{\kappa}B/NF-{\kappa}B$ pathway have been shown to vary according to the cell type. However, their effects on the $I{\kappa}B/NF-{\kappa}B$ pathway have not been reported in bronchial epithelial cells. In this study, the effects of CsA and FK506 on the $I{\kappa}B/NF-{\kappa}B$ pathway in bronchial epithelial cells, monocytes, lymphocytes and alveolar macrophages were evaluated. The relationship between their effects on the $I{\kappa}B/NF-{\kappa}B$ pathway and $I{\kappa}B$ kinase(IKK) activity was also investigated. Methods : BEAS-2B and A549 cells, pulmonary alveolar macrophages, peripheral blood monocytes and lymphocytes were used. The cells were pre-treated with CsA, or FK506, for various time periods, followed by stimulation with TNF-${\alpha}$, LPS or IL-$1{\beta}$. The $I{\kappa}B{\alpha}$ expressions were assayed by Western blot analyses. The IKK activity was evaluated by an in vitro immune complex kinase assay, using GST-$I{\kappa}B{\alpha}$ as the substrate. Results : Neither CsA nor FK506 affected the level of $I{\kappa}B{\alpha}$ expression in any of the cell types used in this study. CsA pre-treatment inhibited the TNF ${\alpha}$-induced $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation in bronchial epithelial cells. In contrast, the TNF ${\alpha}$-induced $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation was not affected by FK506 pre-treatment. However, FK506 suppressed the cytokine-induced $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation in the pulmonary alveolar macrophages, peripheral blood monocytes and lymphocytes. The inhibitory effect of CsA, or FK506, on $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation was not related to IKK. Conclusions : CsA and FK506 suppressed the $I{\kappa}B{\alpha}$ degradation in bronchial epithelial cells, monocytes, lymphocytes and alveolar macrophages, so this may not be mediated through IKK.

FK506과 cyclosporin A가 기관지상피세포, 단핵구, 림프구 및 폐포대식세포에서 분해 및 활성에 미치는 효과

연구배경 : Cyclosporin A(CsA)와 tacrolimus(FK506)은 현재 임상에서 널리 쓰이는 면역억제제이다. CsA와 FK506이 $I{\kappa}B/NF-{\kappa}B$ 경로에 미치는 영향에는 세포에 따라 다양한 효과가 알려져 있다. 그러나 CsA와 FK506이 기관지 상피세포에서 $I{\kappa}B/NF-{\kappa}B$ 경로에 미치는 효과에 관해서는 알려져 있지 않고, 각종 염증 세포에서의 차이에 관해서도 보고가 미미한 실정이다. 본 연구에서는 비염증세포인 기관지상피세포와, 폐의 염증에 중요한 역할을 하는 염증 세포(폐포대식세포, 단핵구, 림프구)에서 CsA와 FK506이 $I{\kappa}B{\alpha}$의 분해에 미치는 영향과 그 기전을 평가하였다. 방 법 : 비염증세포로는 BEAS-2B와 A549 세포주를 이용하였다. FK506 또는 CsA 전처치 후 TNF-${\alpha}$로 자극하고 anti-$I{\kappa}B{\alpha}$ 항체를 이용한 Western blot으로 $I{\kappa}B{\alpha}$의 분해 여부를 관찰하였다. 염증세포로는 폐포대식세포, 말초혈액 단핵구 및 림프구를 이용하였고, 역시 FK506 또는 CsA 전처치 후 TNF-${\alpha}$, IL-$1{\beta}$, LPS로 자극하고 anti-$I{\kappa}B{\alpha}$ 항체를 이용한 Western blot으로 $I{\kappa}B{\alpha}$의 분해 여부를 관찰하였다. IKK의 활성도는 GST-$I{\kappa}B{\alpha}$를 기질로 이용한 in vitro immune complex kinase assay로 평가하였다. 결 과 : 사용된 모든 세포에서 CsA와 FK506은 $I{\kappa}B{\alpha}$의 발현에 영향을 미치지 않았다. 기관지 상피세포에서 TNF-${\alpha}$ 자극에 의한 $I{\kappa}B{\alpha}$의 분해는 CsA의 전처치로 억제되었으나, FK506의 전처치로는 억제되지 않았다. 단핵구, 림프구 및 폐포대식세포에서 외부자극에 의한 $I{\kappa}B{\alpha}$의 분해는 CsA 또는 FK506의 전처치로 억제되었으나 IKK활성은 억제되지 않았다. 결 론 : CsA와 FK506은 각각 기관지 상피세포와 단핵구, 림프구, 폐포대식세포에서 외부 자극에 의한 $I{\kappa}B{\alpha}$의 분해를 억제하는데, 이는 IKK 활성화의 억제가 아닌 다른 경로를 통하는 것으로 생각된다.