Protective Role of AHR in Colon CX3CR1 + Macrophages Against C. rodentium Infection
- 주제(키워드) Colon , Macrophage , Aryl hydrocarbon receptors , Citrobacter rodentium infection
- 주제(DDC) 651.1
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 장선영
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 바이오헬스규제과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000033676
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
크론병, 궤양성 대장염 등의 염증성 장질환(IBD)은 유전적, 환경적, 면역 반응의 세가지 요인에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 특히 장내 미생물 환경에서는 면역 반응을 이끌어낼 수 있는 다양한 리간드가 존재한다. spiral-loop-helix/Per-Art-Sim 단백 계열에 속하는 아릴 탄화수소 수용체(AHR)는 장점막의 대부분의 세포에서 발현되며 장내의 수많은 리간드에 의해 장염증과 장질환에 관여한다. 장내 다른 세포에서 AHR의 기능은 잘 알려져 있으나 장 염증을 담당하는 면역세포 중 하나인 대식세포에서의 AHR 기능은 불분명하다. 따라서 본 연구에서는 대식세포에서 AHR의 역할과 기능, 대식세포에서 AHR의 결함으로 영향을 받을 수 있는 주변 대장 면역세포의 특성 변화에 초점을 맞추어 실험을 진행하였다. 대부분의 실험 방법은 in vivo 실험으로 진행되었으며, 다양한 면역학적 실험을 이용하여 연구가 수행되었다. 우리는 마우스에서 IBD 유사 병변을 유발한다고 알려진 Citrobacter rodentium을 이용하여 감염성 질병 동물 모델을 확립하였고 대식세포에서 AHR이 없는 경우 C. rodentium 감염에 더 취약하다는 표현형을 확인하였다. 이러한 병변의 원인을 알아보기 위해 대장 대식세포, 골수성 세포, 조절 T 세포를 정상 상태에서 실험을 진행하였다. 또한 in vitro 실험 방법을 통한 BMDM에서도 확인하였다. 실험 결과는 대식세포에서 AHR이 없는 경우 간접적으로 증가된 조절 T 세포로 인하여 장내 항상성이 유지됨을 시사할 수 있다. 그리고 IL-6로 인해 조절 T 세포가 TH17으로 전환되는 대안적인 경로도 예상된다. 그러나 이러한 장내 항상성이 유지되었음에도 불구하고 감염모델에서 더욱 취약한 표현형으로 확인되었는데, 그 원인으로는 C. rodentium에 의한 대장염에서 TH1 숙주 장벽 방어 기능으로 IFN-γ를 생성하는 기전의 저하를 제시할 수 있다. 대식세포에서 AHR의 결함이 있을 때 TH1의 활성화를 유도하는 IL-12p40과 CXCL9가 낮게 발현되고 이로 인해 질병 모델에서 TH1의 분극 및 활성화가 저하될 수 있을 뿐 아니라 숙주 방어의 기능까지도 저하될 수 있기 때문이라고 예상한다. 결과적으로 본 실험을 통해 대식세포에 AHR이 없을 때 대장염에 더 취약하다는 결과를 확인했으며, 면역조절에 관련하여 TH1, 조절 T 세포와의 연관성도 고려되고 있으므로 인간에서 향후 IBD 치료의 표적으로 사용될 수 있음을 시사한다.
more초록/요약
Inflammatory bowel disease (IBD) such as Crohn's disease and ulcerative colitis is known to be caused by three factors of genetic, environmental, and immune responses. In the intestinal microbial environment, there are various ligands that can elicit immune responses. Aryl hydrocarbon receptors (AHRs) belonging to the family of spiral-loop-helix/Per-Art-Sim proteins are expressed in most cells of the intestinal mucosa and are involved in intestinal diseases such as enteritis by numerous ligands in the intestine. While the role of AHR in individual cells is well- established, its function in macrophages, key immune cells responsible for intestinal inflammation, remains unclear. Therefore, in this study, the experiment was conducted focusing on the role and function of AHR of colon macrophages and changes in the characteristics of surrounding colon immune cells that can be affected by the absence of AHR in macrophages. The majority of experimental methods employed were in vivo, using various immunological experiments. We established an infectious disease animal model using Citrobacter rodentium, which is known to cause IBD-like lesions in mice. In the absence of AHR in macrophages, phenotypes more susceptible to C. rodentium infection were identified. To elucidate the cause of these lesions, steady-state experiments were conducted on colon macrophages, myeloid cells, and regulatory T cells. Additionally, in vitro experimental methods were applied to bone marrow-derived macrophages. Results could suggest that in the absence of AHR in macrophages, intestinal homeostasis was maintained due to the indirect increase in Treg. Furthermore, we suggest the possibility of an alternative pathway that could contribute to intestinal homeostasis by converting Treg to TH17 via IL-6. We also expect that the polarization and activation of TH1 may be degraded. Role of TH1 in colitis by C. rodentium is to generate IFN-γ of the function that defense the host barrier. However, since IL-12p40 and CXCL9, which induce the activation of TH1, are expressed low when AHR is defective in macrophages, the polarization and activation of TH1 in disease models may be degraded, suggesting that the function of host defense may be degraded. Therefore, we have identified a result to be more susceptible to colitis in the absence of AHR in the macrophage, and since its association with TH1 is also being considered, these results suggest that AHR in macrophages can be used as a potential target for future IBD treatment in humans. Keywords: Colon, Macrophage, Regulatory T cell, TH1 helper T cell, TH17 helper T cell, Aryl hydrocarbon receptor (AHR), Citrobacter rodentium (C. rodentium), Inflammatory bowel disease (IBD), Intestinal homeostasis.
more목차
Ⅰ. INTRODUCTION 1
Ⅱ. MATERIALS AND METHODS 3
1. Mice 3
2. Isolation of colon Macrophages and regulatory T cells 3
3. Magnisort 4
4. RNA extraction 4
5. Real-time PCR 5
6. Flow cytometry 5
7. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay 6
8. C. rodentium infection 6
9. Colony counts of C. rodentium 7
10. Histology 7
11. Statics 7
Ⅲ. RESULTS 12
A. AHR expression in each organ in the steady state of wild type mice 12
B. Phenotype of C. rodentium infection 14
C. Environment in colon tissue after C. rodentium infection 17
D. Characteristics of colon macrophages in the absence of AHR in colon macrophages 19
E. Characteristics of colon myeloid cells in the absence of AHR in colon macrophages 21
F. Treg expansion in colon according to the presence or absence of AHR in colon macrophages 23
G. Treg expansion in other organs according to the presence or absence of AHR in colon macrophages 25
H. Composition of inflammatory environment in colon tissue and Intestinal Homeostasis 27
Ⅳ. DISCUSSION 29
Ⅴ. CONCLUSION 33
REFERENCES 34
KOREAN ABSTRACT 36
