A study on the mechanism underlying activated platelets-mediated conversion of CD14+CD16‒ into CD14+CD16+ monocytes with enhanced FcγR-mediated phagocytosis and skewed M2 polarization

Abstract

단핵구는 선천 면역 방어체계의 중요한 세포이다. 인간 단핵구는 다양한 종류가 존재하고, 특히 CD14 및 CD16 발현에 따라 크게 3가지로 분류된다. CD14+CD16+ 단핵구 증가가 류마티스 관절염을 포함한 만성 염증성 질환에서 꾸준히 보고되었으나, 전형적인 단핵구인 CD14+CD16‒ 단핵구에서 CD16 유도기전과 그 역할에 대해서는 알려진 바가 많지 않다. 본 학위논문에서는, 사이토카인과 같은 용해성 인자를 통해서 CD14+CD16‒에서 CD16 유도하는데 중요한 역할을 하는 활성 혈소판에 대하여 연구하였다. 사이토카인에 대한 중화항체와 관련 신호전달계 억제제를 활용한 분석을 통하여 혈소판 유래 TGF-β 및 단핵구 유래 IL-6가 순차적으로 작동하여 CD14+CD16‒ 단핵구에서 CD16 유도에 기여한다는 것을 밝혀냈다. 활성화된 혈소판에 의해 단핵구에 발현이 증가된 CD16 분자는 항체-의존 세포성 식세포증 (antibody-dependent cellular phagocytosis (ADCP)에 관여하며, CD16의 발현정도는 식세포 능력과 양의 상관관계를 나타냄을 확인하였다. 활성화된 혈소판으로 처리된 CD14+CD16‒ 단핵구는 M2의 특징을 나타내는 대식세포로 주로 분화되었고, M2c 대식세포에서 특징적인 CD163과 MerTK를 발현하였다. 마지막으로, 혈소판의 활성정도를 나타내는 마커인 sCD62P의 양은 류마티스 관절염 환자의 혈장에서 유의적으로 증가하였고 이는 류마티스 관절염의 임상증상과 유의적인 양의 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 인간 단핵구의 표현형 및 기능적 특징을 조절하는데 있어 활성화된 혈소판이 중요한 역할을 하고 있음을 시사하며 이러한 지식은 만성 염증성 질환에서 CD14+CD16+ 세포의 면역학적 역할에 대한 이해를 증가시키는데 도움을 줄 것으로 사료된다.

Monocytes are important cellular effectors of innate immune defense. Human monocytes are heterogeneous and can be classified into three distinct subsets based on CD14 and CD16 expression. The expansion of intermediate CD14+CD16+ monocytes has been reported in chronic inflammatory diseases including rheumatoid arthritis (RA). However, the mechanism underlying induction of CD16 and its role in monocytes remains poorly understood. Here, I demonstrate that activated platelets are important for induction of CD16 on classical CD14+CD16‒ monocytes by soluble factors such as cytokines. Cytokine neutralization and signaling inhibition assays reveal that sequential involvement of platelet-derived TGF-β and monocyte-derived IL-6 contribute to CD16 induction on CD14+CD16‒ monocytes. Activated platelet-induced CD16 on monocytes participates in antibody-dependent cellular phagocytosis (ADCP) and its level is positively correlated with phagocytic activity. CD14+CD16‒ monocytes treated with activated platelets preferentially differentiate into M2 macrophages, likely the M2c subset expressing CD163 and MerTK. Lastly, the amount of sCD62P, a marker of activated platelets, is significantly elevated in plasma of RA patients and positively correlates with clinical parameters of RA. The findings suggest an important role of activated platelets in modulating phenotypical and functional features of human monocytes. This knowledge increases understanding of the immunological role of CD14+CD16+ cells in chronic inflammatory diseases.