Park, Ga Young;Lee, Hye Min;Yu, Hyun Jin;Son, Jee Soo;Park, Sang Joon;Song, Kyoung Seob
Genes and Genomics
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제40권12호
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pp.1383-1388
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2018
The development of therapeutic bacteriophages will provide several benefits based on an understanding the basic physiological dynamics of phage and bacteria interactions for therapeutic use in light of the results of antibiotic abuse. However, studies on bacteriophage therapeutics against microbes are very limited, because of lack of phage stability and an incomplete understanding of the physiological intracellular mechanisms of phage. The major objective of this investigation was to provide opportunity for development of a novel therapeutic treatment to control respiratory diseases in swine. The cytokine array system was used to identify the secreted cytokines/chemokines after Bordetella bronchiseptica infection into swine nasal turbinate cells (PT-K75). We also performed the real-time quantitative PCR method to investigate the gene expression regulated by B. bronchiseptica infection or bacteriophage treatment. We found that B. bronchiseptica infection of PT-K75 induces secretion of many cytokines/chemokines to regulate airway inflammation. Of them, secretion and expression of IL-$1{\beta}$ and IL-6 are increased in a dose-dependent manner. Interestingly, membrane-bound mucin production via expression of the Muc1 gene is increased in B. bronchiseptica-infected PT-K75 cells. However, cytokine production and Muc1 gene expression are dramatically inhibited by treatment with a specific B. bronchiseptica bacteriophage (Bor-BRP-1). The regulation of cytokine profiles in B. bronchiseptica-induced inflammation by B. bronchiseptica bacteriophage is essential for avoiding inappropriate inflammatory responses. The ability of bacteriophages to downregulate the immune response by inhibiting bacterial infection emphasizes the possibility of bacteriophage-based therapies as a novel anti-inflammatory therapeutic strategy in swine respiratory tracts.
배경 : 본 연구에서는 세균성 리포다당질(lipopolysac-charide, LPS)로 인한 호중구성 염증이 EGFR 시스템을 통해서 배상 세포의 이형성 및 점액의 과다 분비를 유발할 것이라는 가설 하에, LPS와 MMPs 억제제(matrix metalloproteinase inhibitor, MMPI)를 투여한 후 EGFR 및 MMP-9의 발현을 연구하고자 하였다. 방법 : Pathogen-free Sprague-Dawley 를, 다양한 농도의 LPS를 투여한 군과 투여하지 않은 대조군으로 나누어 기도의 조직학적인 변화를 날짜 별로 관찰하였고, MMPI(CMT-3)를 LPS 투여 3일 전부터 매일 구강을 통해 섭식시켰다. 호중구의 침윤은 다섯 개의 고배율 시야에서 관찰된 호중구의 수로 정량화하여 비교하였고, mucus glycoconjugate에 대한 AB/PAS 염색 및 MUC5AC, EGFR, MMP-9에 대한 면역조직화학 염색 (immunohistochemical stain)을 시행하였다 결과 : LPS를 투여한 경우 기도 상피의 AB/PAS 및 MUC5AC의 염색 정도는 시간 및 용량 의존적으로 증가하였고, MMPI를 치료할 경우에 LPS로 인한 배상세포의 과형성이 유의하게 감소하였다. LPS를 주입할 경우 호중구의 침윤이 증가하였고 기도 상피에서 EGFR의 발현을 증가시켰다. MMPI로 치료할 경우 LPS로 인한 호중구의 침윤 및 EGFR의 발현 그리고 배상세포의 과형성이 현저하게 감소되었다. 결론 : Matrix metalloproteinase는 호중구성 염증 및 EGFR에 의해 발생하는 LPS에 의한 배상 세포의 과형성 및 점액 과다분비의 기전에 있어서 밀접하게 관련되고, 따라서 점액 과다분비를 특징으로 하는 세균 감염으로 인한 기도 질환의 치료에 있어서 MMPI가 잠재적인 임상적 효과가 있을 것으로 사료된다.
연구배경 : 만성폐쇄성폐질환에서 나타나는 기도점액의 과다분비는 이 질환의 중요한 병리학적 소견이며 호흡곤란 등 환자의 증상을 악화시키는 요인 중의 하나이다. 기도 점액을 구성하는 여러 성분 중 Muc 유전자에 의해 만들어지는 당 단백이 흡연에 의해 생성이 증가하는데 이에 관여하는 세포 내 신호전달 과정에 대하여 확실히 밝혀진 바가 없다. 저자는 Muc 유전자 중 인체의 기도에 가장 많이 분비되는 Muc5ac 점액 생성을 담당하는 Muc5ac 유전자의 발현이 흡연에 의하여 증가하는데 관여하는 세포 내 신호전달 과정을 알아보고자 하였다. 재료 및 방법 : 사람 폐선암 세포주인 A549 세포를 배양하여 Muc5ac 유전자의 promotor를 luciferase reporter plasmid를 사용하여 세포 내에 transfection시키고 5% 담배연기 추출물로 자극하여 배양하였다. 또 세포 내 신호전달에 관여하는 표피성장인자 수용체 kinase의 억제제인 AG1478, mitogen-activated protein kinase kinase(MAPKK) 억제제인 PD98059, p38 mitogen-activated protein kinase 억제제인 SB203580으로 각각 전 처치 후 역시 5% 담배연기 추출물로 자극 배양하였다. 배양된 세포에서 단백질을 추출하여 luciferase 분석을 통하여 Muc5ac promoter 활성도를 측정하고 Western blot을 이용하여 표피성장인자 수용체와 mitogen-activated protein kinase (MAPK)인 extracellular signalrelated kinase (ERK)1/2, p38 MAPK, c-Jun N-terminal kinase (JNK)의 발현을 확인하였다. 또 세포에서 RNA를 추출한 후 Muc5ac primer를 이용하여 역전사효소 중합연쇄반응을 수행하여 Muc5ac mRNA 발현을 관찰하였다. 결 과 : 1. Muc5ac promoter를 삽입한 A549 세포를 5% 담배연기 추출물로 자극하였을 때 의의 있게 luciferase 활성도가 증가하였고(P<0.001) 자극하는 시간이 3시간이었을 때 luciferase 활성도가 최고치를 보였다(P<0.01). 또 담배연기 추출물 자극은 표피성장인자 수용체를 인산화시켰으며 인산화는 AG1478과 PD98059에 의하여 억제되었다. 2. AG1478 혹은 PD98059로 전 처치 후 5% 담배연기 추출물로 자극한 경우 5% 담배연기 추출물 단독으로 자극한 것에 비하여 유의하게 lucifearse 활성도가 억제되었고 (P<0.01) 세 가지 종류의 MAPK 중 ERK1/2와 p38 MAPK의 인산화는 관찰되었으나 JNK의 인산화는 관찰되지 않았다. 역전사효소 중합연쇄반응을 이용하여 관찰한 Muc5ac mRNA 발현은 담배연기 추출물에 의해 증가되었고 PD98059와 AG1478에 의하여 역시 억제되었다. 3. 담배연기 추출물에 의하여 인산화 된 ERK1/2는 PD98059에 의하여 인산화가 감소하였고 p38 MAPK의 인산화는 PD98059와 SB203580에 의하여 감소하였으며 이 두 가지 억제제는 모두 luciferase 활성도를 유의하게 억제시켰다(P<0.0001). 결 론 : 담배연기 추출물은 Muc5ac 유전자의 발현을 증가시켜 기도 내 점액 분비를 증가시키며 이는 표피성장인자 수용체를 매개로 ERK1/2와 p38 MAPK를 경유하여 세포 내 신호전달이 이루어진다고 생각된다. 따라서 점액 유전자 활성화를 매개하는 신호전달 과정을 차단하는 약제나 방법이 개발된다면 과도한 점액분비를 치료할 수 있을 것으로 생각한다.
연구배경: 기관지 점액상피암은 기관지의 점액선세포에서 기인한 악성 종양으로 세포들의 구성비와 mitosis정도에 따라 저등급 몇 고등급 종양으로 구분되며 저등급의 종양은 예후가 양호한 반면 고등급의 종양은 선종편평상피암과 조직학적으로 감별이 어렵고 악성 임상경과를 보인다. 기관지 점액상피암은 폐종양의 0.1~0.2%, 그리고 기관지선종의 1~5%를 차지한다고 알려져 있으나 국내에는 소수의 증례보고만 있었다. 저자들은 문헌으로 확인된 예를 포함하여 경북대학교 병원에서 기관 및 기관지 정액상피암으로 진단된 예에 대하여 임상고찰을 하였다. 방 법: 1990년 1월부터 1996년 12월까지 점액상피암으로 진단받았던 9예와 국내에 보고된 증례가운데 문헌으로 확인할 수 있었던 8예를 포함한 17예를 대상으로 임상상, 방사선 및 기관지내시경소견, 그리고 조직학적소견과 임상경과 등을 후향적으로 분석하였다. 결 과: 남자 12예와 여자 5예였으며, 평균나이는 42 세였다. 흡연력은 17예 가운데 5예에서 있었으며 평균 흡연력은 11인년이었다. 내원당시 주요 증상은 호흡곤란 9예, 기침 7예, 객혈 6예, 자각적 천명음 3예였으며, 증상이 없는 경우가 2 예였다. 단순 흉부 X-선 사진상 폐허탈소견이 8예, 종괴양 음영 5예, 폐렴양침윤소견이 2예, 다발성결절소견이 1예였으며. 1예는 정상이었다. 17예 가운데 16예는 중심형으로 발생부위는 좌주기관지가 5예, 우주기관지가 4예, 우중엽기관지가 2예였고, 그외 기관, 우중간간기관지, 우상엽기관지 및 좌상엽기관지가 각각 1예였으며, 1예는 양측 기관지에 병변이 있었다. 중심형 16예의 기관지 내시경소견은 외장형 종과 12예와 결절성 침윤소견 4 예였다. 우폐하야에 위치한 말초형 1예는 정상기관지 내시경소견이었다. 조직소견상 10예가 저등급이었고 7예는 고등급이었다. 10예의 저등급가운데 9예는 수술을 시행하였으며 종양이 상부기관에 있었던 l예는 레이저요법 및 방사선치료를 받았으나 사망하였다. 고등급암종 7예의 경우 2예는 전폐절제술을 시행하였고 종격동임파절, 심낭 및 흉막의 전이가 있었던 4 예와 폐결핵이 동반되어 전신상태가 불량하였던 1예는 항암화학요법과 방사선요법 또는 보존적치료를 하였다. 결 론: 점액상피암은 다양한 연령층에서 발생하고 대부분 중심기도에 위치하여 기도 자극증상과 함께 폐허탈, 종괴양음영 및 폐쇄성폐렴 등과 같은 방사선소견을 보인다. 병리조직학적인 등급과 주위장기로의 전이유무 등이 치료 및 예후판정에 있어 중요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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