목적: 리간드-활성화 전사 인자(ligand-activated transcription factor)는 저분자 리간드에 의해 활성화되는 전사 인자이며 세포의 분화, 발달, 증식 및 대사작용과 관련한 유전자의 발현을 조절한다. 퍼옥시좀 증식체-활성화 수용체 감마(peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ)와 아릴탄화수소 수용체(aryl hydrocarbon receptor, AHR)는 대표적인 리간드-활성화 전사 인자이며 각각 지질대사와 생체이물대사에 관여한다. 두 분자 모두 면역반응과 관련되어 있지만 면역세포 분화 연구에 제한되어져 있는 실정이다. 본 연구에서는 PPARγ와 AHR의 선천면역세포 기능에 미치는 효과를 대식세포와 폐상피세포를 대상으로 조사하였다.
방법: 대식세포에서 PPARγ의 역할을 확인하기 위해 THP-1 세포주와 CD14+ 단핵구를 대식세포로 분화하여 실험에 이용하였다. 폐상피세포에서 AHR의 역할을 확인하기 위해 A549 세포주, 마우스 폐상피세포와 동종 조혈모세포이식 후 발생하는 마우스 특발성폐렴증후군(idiopathic pneumonia syndrome, IPS) 모델을 이용하였다. PPARγ와 AHR의 발현 및 신호전달기전을 확인하기 위해 실시간 중합효소연쇄반응과 유세포분석, 웨스턴블랏, 면역조직화학염색법, 면역형광법, 염색질면역침전(ChIP) 분석, 억제제 처리 방법 등을 이용하였다.
결과: 1) PPARγ는 IL-4에서 의해 유도되는 M2 대식세포에 선택적으로 발현이 유도되며, ABCG2 발현을 증가시켜 M2 대식세포의 약물유출활성에 유의하게 작용하였다. PPARG 발현은 IL-4-STAT6 신호기전에 의해 유도되며, PPARγ는 리간드-비의존적으로 활성화되어 ABCG2 프로모터에 결합 및 그의 전사를 유도하였다. PPARγ의 억제제 T0070907를 이용하여 PPARγ-ABCG2 axis를 차단하면 M2 대식세포 내의 항결핵제 농도를 높게 유지할 수 있음을 확인하였다. 2) AHR은 염증 시 폐상피세포에서 NF-kB 신호에 의해 발현이 유도되며, IFNγ-IDO1 pathway를 통해 생성된 내인성리간드 L-키뉴레닌(L-kynurenine)에 의해 활성화가 이루어졌다. 활성화된 AHR은 폐상피세포의 IL-1β-유도 IL-6 생성을 유의하게 억제하였으며, 이것은 STAT1-유도 Jund 발현 신호기전 억제에 의함임을 확인하였다.
결론: 본 연구를 통해 리간드-활성화 전사 인자인 PPARγ와 AHR의 새로운 선천 면역세포 기능 조절 역할을 확인하였으며 관련한 세포내 신호기전을 규명하였다. 특히, 1) PPARγ가 M2 대식세포의 약물 유출 활성에 핵심적이며, repressive inverse agonist T0070907에 의해 효과적으로 약물유출활성을 억제할 수 있음을 밝혔다. 이는 M2 대식세포가 표적이 되는 약물의 약효를 상승시킬 수 있는 가능성을 제시한다. 2) AHR 신호가 염증환경에 노출 시 폐상피세포의 내인성 염증완화 기전임을 규명하였다. 이는 AHR이 폐염증질환의 약물표적으로서의 가능성을 제시한다.