earticle

영어

Here, we evaluated the effect of thrombin on the interleukin-6 production induced by tumor-necrosis-factor-α in endothelial cells. It is well known that tumor-necrosis-factor-α mediates inflammatory responses by activation of nuclear factor-kappa-B in endothelial cells. Here, we showed that lower concentration of thrombin decreased the production of interleukin-6 induced by tumor-necrosis-factor-α and this inhibitory effect of thrombin on interleukin-6 production was mediated by interacting with protease-activated-receptor-1. In addition, phosphoinositide-3-kinase was also involved the anti-inflammatory responses by lower concentration of thrombin in endothelial cells. These results suggested that lower concentration of thrombin mediated anti-inflammatory responses by interacting with protease-activated-receptor-1 on the cell membrane and phosphoinositide-3-kinase in the cell. These findings will provide the important evidence in the development of new medicine for the treatment of severe sepsis and inflammatory diseases and good clue for understanding unknown mechanisms by which thrombin showed the pro-inflammatory or anti-inflammatory activities in endothelial cells.

한국어

트롬빈은 혈액응고과정에서 가장 중요한 단계 즉, 피 브리노젠을 피브린으로 전환시켜 핏덩이를 만들 뿐만 아 니라, 여러 가지 생물학적 조절기능 (염증, 알레르기, 종양 의 성장, 전이, 세포자멸사) 등에 관여한다 [1-7]. 트롬빈 은 염증반응에서 보여주는 영향은 주로 백혈구세포, 혈소 판과 혈관내피세포를 조절하는 능력에 의존한다 [5, 7-9]. 그리고 트롬빈은 G protein-coupled receptors (GPCR)중 의 하나인 protease-activated receptors (PARs)로 알려진 수용체와의 상호작용을 통해 각종 세포작용을 조절한다 [10-11]. 현재까지 4가지 종류의 PAR (PAR-1, -2, -3 그리 고 -4)이 밝혀졌는데, PAR 수용체의 N말단에 프로테이즈 에 의해 잘려지는 부위가 각각 밝혀졌다 [10-12]. PAR-1, PAR-3 그리고 PAR-4는 트롬빈, 카셉신 G 그리고 트립 신에 대한 수용체인 반면 [13-16], PAR-2는 트립신, 트립 테이즈, 아크로신 그리고 혈액응고인자 중 Xa와 VIIa에 대한 수용체이지만 트롬빈에 대해서는 반응을 하지 않는 다 [17-21]. PAR-1이 트롬빈의 수용체인 것이 밝혀진 후 [15, 22], PAR-1 수용체를 통한 트롬빈에 의한 여러 세포 작용 예를 들어, 혈관내피세포로 백혈구의 부착, 혈관조절 작용, 혈소판응집, 혈관신생작용 그리고 내피세포막에 대한 작용 등이 밝혀졌다 [23-30]. 트롬빈이 PAR-1의 N말단부위에 결합하면 PAR-1의 41번 아미노산 잔기 (Arg)과 42번 아미노산 잔기 (Ser) 사이의 펩타이드 결합을 트롬빈이 자름으로써 PAR-1은 활성화가 [10-11]. 현재까지 4가지 종류의 PAR (PAR-1, -2, -3 그리 고 -4)이 밝혀졌는데, PAR 수용체의 N말단에 프로테이즈 에 의해 잘려지는 부위가 각각 밝혀졌다 [10-12]. PAR-1, PAR-3 그리고 PAR-4는 트롬빈, 카셉신 G 그리고 트립 신에 대한 수용체인 반면 [13-16], PAR-2는 트립신, 트립 테이즈, 아크로신 그리고 혈액응고인자 중 Xa와 VIIa에 대한 수용체이지만 트롬빈에 대해서는 반응을 하지 않는 다 [17-21]. PAR-1이 트롬빈의 수용체인 것이 밝혀진 후 [15, 22], PAR-1 수용체를 통한 트롬빈에 의한 여러 세포 작용 예를 들어, 혈관내피세포로 백혈구의 부착, 혈관조절 작용, 혈소판응집, 혈관신생작용 그리고 내피세포막에 대한 작용 등이 밝혀졌다 [23-30]. 트롬빈이 PAR-1의 N말단부위에 결합하면 PAR-1의 41번 아미노산 잔기 (Arg)과 42번 아미노산 잔기 (Ser) 사이의 펩타이드 결합을 트롬빈이 자름으로써 PAR-1은 활성화가 된다 [11-12]. 이와 같은 효소학적반응은 PAR-1의 6개의 loop 중 2번째 loop (아미노산 잔기 248번∼268번)와 상호 작용하는 tethered ligand로 알려진 새로운 부위를 노출시 킨다 [11-12]. PAR-1은 여러 조직과 세포 예를 들어, 단백구, 섬유모세포, 혈소판, 치아속질세포, 평활근세포, 뉴론 그리 고 몇몇의 종양세포에서 발견이 되고 있다 [15, 31-36]. 뿐만 아니라, 최근의 연구결과는 생리학적 그리고 병리학적으로 PAR-1이 혈관조절기능이 있다는 것을 보여주었다 [2-3]. 정상적인 인체의 동맥에서, PAR-1은 혈관내피세포에 한정 이 되지만, 동맥경화증에서는 염증반응이 일어나는 곳에서 PAR-1의 발현이 증가되었다 [37]. TNF-α는 염증반응을 일으키는 사이토카인인데, 주로 활 성화된 대식세포에서 생성이 되며, 백혈구, 내피세포 그리 고 비만세포에서도 생성이 된다 [38-39]. 특히, TNF-α는 내피세포에서 NF-kB (Nuclear Factor Kappa B)의 활성화 를 통해 염증반응을 일으킨다는 것은 잘 알려진 사실인데, TNF-α는 염증반응을 동반하는 여러 가지 병변 예를 들어, 류마티스 관절염, 건선, 크론병 그리고 폐렴에서 높은 수치 로 발견이 된다 [38, 40-42]. TNF-α는 TNF-α 수용체인 TNFR (TNF Receptor)의존적인 신호전달기전을 통해 전 사인자인 NF-kB를 활성화시킨다 [38-39, 43-45]. 최근의 몇몇 연구에서 트롬빈이 PAR-1의 활성화를 통 해 염증반응을 일으킨다고 보고되었는데, 특히 트롬빈은 HUVECs (Human Umbilical Vein Endothelial Cells)세포 에서 염증을 유발하는 유전자인 IL (Interleukin), 성장인자인 EGF (EGF-like Growth Factor)와 PDGF (Platelet Derived Growth Factor), 세포부착단백질 (CAM, Cell Adhesion Molecules)중 E-selectin, P-selectin, intracellular adhesion molecule-1 (ICMA-1) 그리고 vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1)의 발현을 증가시킨다 [8, 46-49]. 트롬빈은 염증반응을 일으킬 뿐만 아니라, 혈관내피세포 에 대한 백혈구의 부착 및 이동을 촉진함으로써 면역반 응을 일으킨다 [50]. 그러나 이와 같은 트롬빈의 염증유 발반응은 모두 최소 1 nM이상의 트롬빈이 매개하는 반 응이다. 최근에 우리는 HUVEC 세포에서 저농도 (25 pM ∼50 pM)이 항염증반응을 유발시킨다는 것을 보고하였 는데, 여기에는 혈관내피세포막의 보호, 혈관내피세포막 에 대한 백혈구의 부착 및 이동 저해, 그리고 세포부착단 백질의 발현저해 등이 포함된다 [51]. 따라서 이 논문에 서는 저농도의 트롬빈이 과연 TNF-α가 매개하는 IL-6 유 전자의 발현에 어떤 영향을 미치는지를 연구하였다. 그 결과, TNF-α는 HUVEC 세포에서 NF-kB의 활성화를 통 하여 IL-6 유전자의 발현을 매개하였고, 저농도의 트롬빈 을 전 처리하면 TNF-α가 매개하는 IL-6 유전자의 발현이 저해되는 것을 보여주었다. 뿐만 아니라, 이와 같은 저농 도 트롬빈이 매개하는 항염증효과반응에는 세포내부에 있는 PI3-Kinase가 관여하는 것도 밝혔다. 그래서 TNF-α 에 의해 유도되는 염증반응에서 저농도의 트롬빈이 보여 주는 항염증효과를 통해, 염증으로 유발되는 각종 질환을 치료하는 치료후보물질로서 저농도의 트롬빈의 그 효과 가 있을 것으로 기대된다.