초록 ▼

본 과제의 목표는 ‘장내세균인 enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF)로부터 생성되는 독소가 장점막 염증반응을 조절할 수 있을 것’이라는 가설을 증명하는데 있다. 이를 위하여 1차년도에 B. fragilis 장독소(enterotoxin)에 의한 장상피세포로부터 항-미생물 물질의 발현유도 기전, 2차년도에 혈관내피세포 염증조절 기전과 3차년도에 수지상세포에 의한 염증조절 연구로 진행하였다.
(1) 1차년도에서 세균독소를 장상피세포에 자극했을 때, 항-미생물 물질인 lipocalin-2 유전자

본 과제의 목표는 ‘장내세균인 enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF)로부터 생성되는 독소가 장점막 염증반응을 조절할 수 있을 것’이라는 가설을 증명하는데 있다. 이를 위하여 1차년도에 B. fragilis 장독소(enterotoxin)에 의한 장상피세포로부터 항-미생물 물질의 발현유도 기전, 2차년도에 혈관내피세포 염증조절 기전과 3차년도에 수지상세포에 의한 염증조절 연구로 진행하였다.
(1) 1차년도에서 세균독소를 장상피세포에 자극했을 때, 항-미생물 물질인 lipocalin-2 유전자 발현이 증가하였다. 유전자 발현을 통한 lipocalin-2 단백질은 장점막 내부(basolateral compartment)뿐만 아니라 세균 감염부위인 장관 내(apical compartment)로도 분비됨을 확인하였다. lipocalin-2 유전자 발현은 mitogenactivated protein kinase (MAPK)와 activated protein-1 (AP-1) 활성화 경로를 통해 이루어지고 있었다. 이 내용은 2013년 Laboratory Investigation에 발표되었다. 본 연구의 특이한 점은 TNF-α, lipopolysaccharide(LPS) 등의 자극제는 NF-κB 활성화 경로를 통해 lipocalin-2가 발현되는 반면, B. fragilis 장독소는 NF-κB가 아닌 AP-1 활성화 경로를 통해 lipocalin-2의 발현을 촉진시킨다는 점에 있다.
(2) 2차년도에서는 파괴된 점막상피층을 통과한 세균독소가 혈관 내부로 흡수될 것이라는 가정 하에, B.fragilis 장독소가 혈관내피세포(endothelial cell)와 접촉했을 때의 세포반응을 연구하였다. 그 결과 장독소로 자극한 사람 및 랫트 혈관내피세포에서 염증세포 부착인자인 intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) 발현이 증가하였다. 또한 ICAM-1 발현 증가를 통해 염증세포가 혈관내피세포에 부착되는 과정을 증명하였다. 본 연구의 특이한 점은 세균독소가 aldose reductase -> JNK MAPK -> NF-κB 활성화 경로를 통해 ICAM-1 발현과 염증세포 부착이 진행된다는 가설을 증명했다는 점에 있다. 이 내용은 2012년 Journal of Immunology 에 발표되었다.
(3) 3차년도에서는 염증반응이 일어난 점막이 어떻게 회복될 수 있는가를 연구하였다. 이를 위하여 세균독소 항원을 uptake한 수지상세포에서 염증억제 과정에 기여하는 heme oxygenase-1의 발현이 증가함을 증명하였다. 이 과정은 앞서 1차 및 2차년도에서 밝힌 B. fragilis 장독소에 의한 NF-κB 혹은 AP-1 활성화 경로를 이용하지 않는 것이 밝혀졌다. 이 발현에 관여할 수 있는 신호전달 경로는 2013년 6월부터 시작할 후속연구를 통해 밝힐 예정이다.
(4) 본 연구를 수행하면서 5,7-dihydroxy-3',4',6'-trimethoxyflavone (eupatilin)이란 물질이 Akt-NF-κB 활성화 경로를 차단하여 점막 내 염증세포 부착을 억제시킴을 증명하였다. 이 내용은 2차년도 연구결과를 호흡기 점막상피세포로 확장해서 얻어졌다는 점에서, 기존의 연구계획을 뛰어넘는 독창성을 발휘했다고 할 수 있다. 본 연구결과는 2012년 Immunology에 발표되었다.
(5) 또한 guggulsterone의 유도체인 GG-52가 NF-κB 활성화 경로를 억제하여 염증반응과 위점막 상피세포 파괴를 회복시킬 수 있음을 증명하였다. 이 내용은 2013년 American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology에 발표되었다.
(6) B. fragilis는 장점막에 정상적으로 분포하는 normal flora라고 알고 있는 연구자들이 대부분이다. 그러나 최근 10여년의 연구결과를 통해 B. fragilis 장독소는 ‘염증성 장질환’의 원인인자로 확실시되고 있다. 본연구자는 한국연구재단 등재학술지인 ‘대한소화기학회지’에 종설을 기고하여 국내연구자들에게 ETBF를 비롯한 독소-생성 장내세균의 면역병리기전에 관한 지식을 전달하였다.
본 연구결과들은 ETBF 감염 초기단계의 과학적 지식을 증진시키는데 기여할 것으로 기대한다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• Ⅲ. 연구성과 ... 7