Phellinus linteus Extract Regulates Macrophage Polarization in Human THP-1 Cells

Macrophages are initiators for regulating a host's defenses to eliminate pathogens and trigger tissue repair. Macrophages are classified into two types: classically (M1) activated macrophages and alternatively (M2) activated macrophages. M1-phenotype macrophages directly or indirectly kill infectious organisms and tumor cells via pro-inflammatory responses, whereas M2-phenotype macrophages remodel wounded tissue through anti-inflammatory responses. In this paper, we investigated how Phellinus linteus hot water extract passed from Diaion HP-20 resin (PLEP) regulates polarization of M1-like or M2-like macrophages in human THP-1 cells. PLEP did not have cytotoxicity at a high concentration of 300 ㎍/ml. We observed morphological alteration of the THP-1 cells, which are stimulated by PLEP, LPS/INF-γ (M1 stimulators) or IL-4/IL13 (M2 stimulators). PLEP exposure induced morphology contiguous with LPS/INF-γ. qPCR was also performed to determine whether PLEP influences M1 or M2 polarization-related genes. M1-phenotype macrophage-specific genes, such as TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8, CXCL10 and CCR7, were enhanced by PLEP in a dose-dependent manner similar to LPS/INF-γ. Conversely, M2-phenotype-specific genes, such as MRC-1, DC-SIGN, CCL17 and CCL22, were suppressed by PLEP. PLEP also significantly up-regulated secretory inflammation cytokines related to M1 polarization of macrophages, including TNFα, IL-1β and IL-6, which was similar to the gene expression. Further, MAPK and NF-κB signaling were increased by treatment with PLEP, resulting in enhancement of cytokine secretion. PLEP might therefore be used as a promising booster of pro-inflammatory responses through M1 polarization of human THP-1 cells.

상황버섯 추출물의 인간 유래 THP-1 단핵구 세포주의 분극화 조절

대식세포는 특성에 따라 크게 classically activated macrophages (M1-phenotype macrophages)와 alternatively activated macrophages (M2-phenotype macrophages) 두 가지의 형태로 나눌 수 있다. M1 대식세포의 경우 직·간접적으로 병원체, 감염된 조직 및 암세포 등을 제거하는 능력을 가진 반면, M2 대식세포의 경우 항염증 반응을 동반한 손상된 세포 조직의 복구 및 세포외기질의 생성에 관여하고 있다. 본 연구에서는 상황버섯 열수추출물을 합성 흡착제인 Diaion HP-20에 통과시켜 소수성 물질을 제거한 시료(PLEP)을 이용하여 인간 유래 THP-1 단핵구 세포주의 염증성 혹은 항염증성 분극화 특성을 알아보았다. 먼저 PLEP 자체의 단핵구 세포에 대한 세포독성을 확인한 결과, 고농도의 300 ㎍/ml에서 세포독성이 확인되지 않았다. 한편 세포의 형태학적 변화를 확인한 결과, PLEP의 농도가 증가함에 따라 M1- phenotype 대식세포와 유사한 flatted and branched 형태가 증가하였다. 대식세포로 분화시킨 THP-1 세포주에 PLEP를 처리한 후, M1 대식세포 분극화 관련 유전자인 TNFα, IL-1β, IL-6, IL-8, CXCL10, CCR7과 M2-분극화 관련 유전자인 MRC-1, DC-SIGN, CCL17, CCL22의 유전자 발현량을 조사하여 분극화 양상을 알아보았다. 그 결과, M1-분극화 관련 유전자들은 PLEP 농도 의존적으로 증가하였지만, M2-분극화 관련 유전자들은 반대로 감소하였다. 또한 ELISA assay를 통하여 M1 분극화 관련 cytokine인 TNFα, IL-1β, IL-6의 발현량이 유전자의 발현량과 동일하게 증가하였다. 이러한 cytokine들의 분비를 촉진시키는 MAPK signaling 또한 PLEP의 농도가 증가함에 따라 촉진되었고 염증성 cytokine과 관련된 전사인자 NF-κB의 활성화도 증가하였다. 따라서 PLEP는 인간 유래 THP-1 세포주에서의 M1 대식세포 분극화를 통해 염증 반응을 유발하는 것으로 확인되어 염증을 촉진하는 천연물질로 이용할 수 있을 것으로 전망된다.