The roles of gastric mucosal dendritic cell in Helicobacter-induced gastritis

Abstract

Dendritic cells (DCs) are known to be important immune-regulator in all organs, but DCs within the stomach remain poorly characterized. DCs have been reported to play a role in regulating host immune responses to Helicobacter infection, but the precise role of gastric DCs in gastritis remains unclear. Here, gastric DCs were finely characterized and their roles in Helicobacter-induced gastritis were investigated. Gastric tissues from DC-deficient mouse models and control mice with Helicobacter infection were comparatively analyzed using histopathology, flow cytometry, immunohistochemistry or immunofluorescence, quantitative real-time PCR and luminex immunoassays. Programmed death ligand 1 (PD-L1)–deficient mouse models were also used to confirm the T cell regulation mechanism of gastric DCs. The clinical aspects were confirmed by conducting multiplexed immunohistochemistry on paraffin-embedded gastric tissue microarrays of patients with gastritis. Gastric DCs were composed of CD103+CD11b-, CD103-CD11b+, and CD103-CD11b- subsets, and all subsets expanded during Helicobacter infection. Helicobacter-infected classical DC-deficient mice showed severe gastritis and T cell accumulation compared to control mice. However, the degree of infiltration of regulatory T cells was not different between the two groups. Gastric DCs expressed considerably higher level of PD-L1 than other immune cells and co-localized with T cells in mouse and human stomach. Blockade of PD-L1 exacerbated gastritis with severe T cell accumulation during Helicobacter infection. This study indicate that gastric classical DCs attenuate Helicobacter-induced gastritis by regulating T cell recruitment through PD-L1 expression and that considering the possibility of inflammatory side-effects on the stomach would be important when treating cancer patients with PD-L1 inhibitors.

수지상세포는 여러 장기에 존재하는 중요한 면역조절 세포로 알려져 있지만 , 위 조직 내에 존재하는 수지상세포에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 또한 수지상세포는 Helicobacter 감염에서 숙주의 면역 반응을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 보고되어왔으나 위 조직 내에서의 역할은 아직 명확하지 않다. 본 연구는 위 조직 내 수지상세포의 표현형을 조사하고 Helicobacter 에 의해 유발된 위염에서 이들의 역할을 규명하기 위하여 수행되었다. 본 연구는, Helicobacter 에 감염된 수지상세포 결핍 마우스 모델과 각 대조군 마우스의 위 조직을 병리 조직학적 분석, 유세포 분석, 면역 조직 화학 염색 및 면역 형광 염색, 실시간 중합효소연쇄반응 및 Luminex 면역 분석법으로 비교 분석하였다. 또한 PD-L1 결핍 마우스 모델을 이용하여 수지상세포의 T 세포 조절기전을 확인하였고 다중면역조직화학 염색을 이용하여 사람의 위 조직 내에서 PD-L1 을 발현하는 수지상세포와 T 세포의 위치적인 연관성을 확인하였다. 위 점막 수지상세포는 CD103+CD11b-, CD103-CD11b+ 및 CD103-CD11b- 의 표현형을 발현하는 아형들로 구성되 어 있었으며 정상 위 조직에서는 점막층에 소수 존재하고 있었다. Helicobacter 감염 시 모든 수지상세포 아형들은 수적으로 증가하였고 이러한 위 수지상세포들은 염증세포 침윤이 현저한 점막하조직 주변에서 주로 관찰되었다. 수지상세포 결핍 마우스에서는 대조군 마우스에 비하여 현저한 T 세포 침윤을 동반한 심한 위염과 위 점막의 병리학적 변화가 관찰되 었다. 수지상세포 결핍 시 관찰된 위 병변의 악화는 Helicobacter 감염에서 수지상세포의 염증 억제 역할을 시사한다. Helicobacter 감염 시 수지상세포의 결핍은 regulatory T 세포의 침윤 정도에 영향을 주지 않았다. 위 점막 수지상세포는 다른 면역 세포들보다 상당히 높은 수준의 PD-L1 을 발현하고 있었으며, 마우스와 사람의 위 조직 내에서 T 세포와 위치적으로 공존하고 있었다. 또한 Helicobacter 에 감염된 PD-L1 결핍 마우스와 수지상세포 결핍 마우스의 위 조직 병변의 양상은 매우 유사하였다. 위의 결과들을 종합해 볼 때 수지상세포들은 위 조직 내에서 PD-L1 발현을 통해 T 세포 침윤을 직접적으로 억제함으로써 Helicobacter 감염에 의하여 유발되는 위염을 약화시키는 것으로 보인다. 본 연구는 위 점막 수지상세포의 역할과 Helicobacter 감염에 의하여 위 조직 내에서 일어나는 면역반응에 대한 새로운 지견을 제공함과 더불어 임상적으로 위 조직 내에서 PD-L1 억제제에 의하여 유발되는 염증성 부작용의 기전을 시사한다.