Human podoplanin-positive myeloid cells acquire lymphendothelial characteristics and enhance lymphangiogenesis with platelet through podoplanin/CLEC-2 axis

Abstract

목적: 최근 연구 보고에서는 마우스 포도플라닌 표지 혈구세포가 림프관 신생에 관련할 수 있다고 밝혔다. 이에 인간 혈액으로부터 포도플라닌 표지 혈구세포를 얻을 수 있는지, 있다면 혈소판과 어떻게 상호작용을 하고 이것이 임상적으로 효과가 있는지에 대해서 밝히고자 한다. 방법과 결과: 인간 말초 혈액 단핵구 세포를 고밀도 초저부착 배양 접시에서 응집 배양 시 세포괴를 만들며, 이를 헤마토스피어라고 명명한다. 5일간 헤마토스피어 배양아래, 포도플라닌 표지 혈구세포는 급격하게 증가하며 림프관 내피세포 특이적인 VEGFR-3 와 림프관 특이 전사 인자를 발현한다. 이후 우리는 포도플라닌 표지 혈구세포와 포도플라닌 수용체 씨렉-2를 발현하고 있는 혈소판과의 잠재적 반응을 관찰했다. 포도플라닌 혈구세포와 혈소판의 공동 배양 후 림프관 내피세포 표지인자가 강하게 발현하는 것을 확인했고, 림프관 특이 사이토카인 또한 증가하는 것을 확인했다. 재조합 씨렉-2는 또한 포도플라닌 표지 단핵구에 Akt 와 Erk 신호전달을 통해 자극시킨다. 마찬가지로 혈소판은 공동 배양한 단핵구에 의해 자극이 되며, 림프관 특이 사이토카인 IL-1beta가 증가하게 된다. 공동 배양한 배양액은 림프관 내피세포의 이동, 생존능력, 증식을 향상시킨다. 면역 결핍된 마우스 피부 상처에 포도플라닌 표지 단핵구 세포와 혈소판의 국소 주입은 신생림프관 형성을 상당히 증가시키고 상처 치유를 촉진시킨다. 결론: 포도플라닌 표지 단핵구 세포와 혈소판의 공동배양은 포도플라닌/씨렉-2 상호작용을 통해 림프관 신생을 증진시키며, 이는 인간 림프관 질병에 유망한 세포 치료제가 될 것이다.

Background: Emerging studies suggested that murine podoplanin-positive myeloid cells are involved in lymphangiogenesis. However, in human conditions, we do not know whether podoplanin-positive myeloid cells could be obtained from peripheral blood, how they interact with platelet to achieve lymphangiogenesis, and how valuable they are therapeutically. Methods and Results: Aggregation culture of human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) under high density using ultra-low attach dish resulted in cellular aggregates termed hematospheres. During 5-day hematosphere culture, podoplanin-positive myeloid cells expanded exponentially and expressed several lymphatic endothelial cell-specific markers including VEGF receptor-3 and lymphangiogenic transcription factors. Next, we investigated the potential interaction of podoplanin-positive cells with platelets that had C-type lectin-like receptor-2 (CLEC-2), a receptor of podoplanin. In vitro co-culture of podoplanin-positive cells and platelets stimulated monocytes to strongly express lymphatic endothelial markers and up-regulated lymphangiogenic cytokines. Recombinant human CLEC-2 also stimulated podoplanin-positive monocytes through Akt and Erk signaling. Likewise, platelets stimulated by co-cultured monocytes up-regulated lymphangiogenic cytokine IL-1beta. The supernatant of co-culture was able to enhance the migration, viability and proliferation of LEC. Local injection of podoplanin-positive monocytes with platelets significantly increased lymphatic neovascularization and facilitated wound healing in the full-thickness skin wounds of nude mice more than hematospheres alone did. Conclusion: Co-treatment with podoplanin-positive monocytes and platelets augments lymphangiogenesis through podoplanin/CLEC-2 axis, which thus would be a promising novel strategy of cell therapy to treat human lymphatic vessel disease.