Effects of Porphyromonas endodontalis lipopolysaccharide on IL-1β, TNF-α and IL-1ra production by human polymorphonuclear leukocytes

Abstract

목적 - Inflammatory cytokine으로 알려진 interleukin 1β, tumor necrosis factor α는 치수 및 치근단질환에서 주요한 역할을 하며, 골흡수를 자극하고 골형성을 방해하는 것으로 알려져 왔다. 이들 cytokine은 주로 단핵세포/대식세포가 형성하는 것으로 알려져 왔으나 최근 연구에 의하면, PMN도 또한 이 런 cytokine들을 형성할 수 있다는 것이 보고되었다. 오랫동안 염증반응이나 면역반응에서 PMN의 역할이 주로 포식작용 을 통해 병원균을 제거하는 것이라고만 생각되어져 왔던 것을 생각하면, 새로운 발견이라 할 수 있다. 또, PMN은 IL-1ra도 생성하는 것으로 보고되었는데, IL-1ra란 IL-1의 생물학적 작용을 방해하는 인자이므로, IL-1과 밀접한 관련을 가지는 질환의 발전에 있어서 IL-1과 IL-1ra의 balance가 매우 중요한 역할을 할 것으로 생각된다 즉, IL-1ra는 IL-1β의 proinflammatory effect를 제한할 수 있는 negative feedback mechanism이라고 할 수 있다. 이 연구의 목적은 치수 및 치근단 조직의 감염에 있어서 주요 원인균인 Porphyromonas endodontalis의 LPS가 PMN의 IL-1β, TNF-α, IL-1ra생성에 미치는 영향을 단백질과 mRNA 수준에서 관찰하는 것이다. 잘 알려진 non-oral bacterium인 E. coli의 LPS를 positive control로 사용하였으며, IL-1ra가 IL-1β의 생물학적 작용을 방해하는 작용을 관찰하기 위해, IL-1의 biological assay도 시행하였다. 방법 - P. endodontalis ATCC 35406을 혐기성 조건에서 배양하고, hot phenol-water extraction의 방법으로 LPS를 추출(crude LPS)한 후, 제조회사로부터 구입한 E. coli의 crude LPS와 함께 정제하였다. 건강한 자원자들을 대상으로 말초혈액을 채취한 후 dextran sedimentaion을 거쳐 Lymphoprep을 이용하여 PMN층을 분리하였다. 얻어진 세포들은 RPMI 1640 (supplemented with fetal bovine serum antibiotics)에 5×10⁶cells/ml이 되도록 resuspend시킨 후 각기 다른 농도 (0, 0.01, 0.1, 1 and 10g/ml)의 LPS를 처리하여, 각기 다른 시간(Northern blot : 1, 2, 4시간 ELISA : 2, 6, 12, 18시간)동안 37℃ in 5% CO₂의 조건으로 배양하였다. 상층액은 -70℃에 보관하였다가 추후에 ELISA를 이용한 단백질 농도 측정과 IL-1 biological assay에 사용되어졌으며, 배양된 세포로부터 RNA를 추출하여 Northern hybridization을 통해 mRNA expression을 관찰하였다.