비만마우스에서 식이 비타민 D 보충이 골수 면역세포 구성에 미치는 영향

Abstract

골수는 조혈모세포가 B 세포, 자연살해세포, 대식세포, 수지상세포 등의 면역세포로 분화 (differentiation)하고 성숙 (maturation)되는 중요한 일차면역기관이며, 비타민 D는 이러한 조혈모세포 분화에 영향을 준다고 보고되었다. 한편 비만은 조혈모세포 분화를 림프계열이 아닌 골수계열로 치우치도록 유도하여 불균형적인 분화를 유발하는 것으로 알려져 있다. 또한 비만인 사람들에게서 비타민 D 대사 이상도 관찰되었으며, 비만인 사람에서 혈청 25-hydroxyvitamin D (25-(OH)D) 수준은 낮은 반면 1,25-dihydroxtyvitamin D (1,25-(OH)2D)와 parathyroid hormone (PTH) 수준은 높았다고 보고되었다. 1,25-(OH)2D는 칼슘 항상성 외에도 세포의 분화와 성숙, 면역시스템에도 영향을 주는 것으로 알려져 있어 비만에 의한 비타민 D 대사 조절 이상이 면역 시스템에 영향을 줄 가능성이 있을 것으로 사료된다. 그러나 비만한 개체에서 비타민 D를 보충하였을 때 면역시스템에 미치는 영향, 그 중에서도 대부분의 면역세포가 생성되고 성숙되는 골수에 미치는 영향은 연구된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 경구 비타민 D 보충과 비만 여부에 따른 골수 면역세포 구성 변화를 비교하고자 하였다. 5주령의 C57BL/6N 수컷 마우스를 식이 지방 함량 (10% 또는 45%의 총 지방 함량, CD 또는 HFD)과 비타민 D 수준 (식이 kg당 1,000 IU 또는 10,000IU, DC 또는 DS)에 따라 네 그룹 (CD-DC, CD-DS, HFD-DC, HFD-DS)으로 구분하여 12주 동안 실험식이를 제공하였다. 마우스 희생 후 방사면역측정법으로 혈청의 25-(OH)D와 1,25-(OH)2D의 농도를 측정하였고, 유세포분석을 이용하여 다음의 골수 면역세포 분포를 분석하였다: B 세포 (CD3-CD19+), CD4+ T 세포 (CD3+CD4+), CD8+ T 세포 (CD3+CD8+), 조절 T 세포 (CD4+Foxp3+), NKT 세포 (CD3+NK1.1+), 대식세포 (CD11b+F4/80+), 미성숙한 자연살해세포 (CD11b-NK1.1+), 성숙한 자연살해세포 (CD11b+NK1.1+). CD4+ T 세포의 전사인자와 사이토카인 유전자 (Tbx21, Ifng, Gata3, Il4) 및 Vdr mRNA 수준은 real-time PCR로 측정하였다. 그 결과 혈중 25-(OH)D 농도는 고지방식이 섭취 여부에 의한 차이는 없었으나 비타민 D 보충군에서 높았다. 1,25-(OH)2D 농도는 CD-DC군 보다 CD-DS군에서 216.4% 높았으나 HFD군에서는 비타민 D 보충에 의한 차이는 없었다. 또한 고지방식이를 섭취한 경우에는 대조식이를 섭취한 경우보다 1,25-(OH)2D 농도가 높았으며, HFD-DC군과 HFD-DS군의 1,25-(OH)2D 농도 모두 CD-DS군의 농도와 9% 이내의 차이를 보였다. 비타민 D 보충이 면역세포 구성에 미치는 효과는 비만 여부에 따라 다르게 나타났다. CD-DC군에 비해 CD-DS군에서 대식세포의 비율이 유의적으로 높았으나 HFD-DC군과 HFD-DS군 사이에는 차이가 없었다. 자연살해세포 비율과 미성숙한 자연살해세포 비율은 HFD-DS군이 HFD-DC군보다 유의적으로 낮았으며, CD-DC군 보다 HFD-DC군에서 낮았다 즉, 본 연구에서 비타민 D 보충이나 고지방식이 제공은 자연살해세포 비율과 미성숙한 자연살해세포 비율을 낮췄다. B 세포 비율은 비타민 D를 보충한 군에서 유의적으로 낮았고, CD4+ T 세포의 비율은 비타민 D 보충군에서 낮은 경향성을 보였으나 (P=0.06) 식이지방량의 차이에 의한 영향은 없었다. Vdr mRNA 수준은 HFD-DS군이 HFD-DC군보다 유의적으로 높아 비타민 D를 보충한 경우에 Vdr mRNA 수준이 높았으나 식이지방량의 차이에 의한 영향은 없었다. 결론적으로 본 연구에서는 대조마우스에서 비타민 D 보충한 경우 대식세포 비율이 높았고, 자연살해세포 비율과 미성숙한 자연살해세포 비율, B 세포 비율, T 세포 비율이 낮았음을 확인하였다. 그러나 비만마우스에서는 대조마우스에서와 달리 비타민 D를 보충한 경우 대식세포 비율이 낮았고, 자연살해세포 비율과 미성숙한 자연살해세포 비율의 감소 정도는 대조마우스에 비해 더 큰 차이를 보였다. 이는 비타민 D의 골수 면역세포 구성에 대한 효과가 비만에 의해 영향을 받음을 시사한다.