Expression of interleukin-1 receptor during thymocyte differentiation

Abstract

Interleukin-1(IL-1)은 임파구, 대식 세포, 혈관 내피 세포 등의 세포에 여러 종류의 영향을 갖는 Iymphokine으로써 최근의 연구들에 의하면 T 임파구의 발생 과정에서도 역할을 하는 것으로 보고되고 있다. IL-1은 CD4/CD8 분자가 아직 발현되지 않은 발생 초기의 미성숙한 T 임파구(CD4^(-)CD8^(-) double negative 세포)에서 주로 그 작용이 알려져 있는데, IL-1 에 의한 세포 증식과 Interleukin-2(IL-2)의 분비 및 IL-2 receptor인 CD25 분자 발현의 유도 등이 보고되고 있다. 또한, anti-IL-1 항체를 처리한 백서의 태아 흉선 조직 배양(fetal thymic organ culture) 실험에서 T 임파구의 발생이 크게 억제된 결과 등에 의하면, IL-1이 T 임파구의 발생과정에서 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있다. 그러나 이제까지의 보고들은 대부분 제한된 세포 군에서의 IL-1 의 작용에 관한 것들이며, 실제로 발생 과정에서 IL-1이 어느 단계에서 어떻게 작용하는지는 아직 밝혀지지 않고 있다. 본 연구에서는 IL-1이 흉선 세포의 발생과정중 어느 단계에서 작용하는지를 규명하기 위해 형광 물질이 표지된 anti-IL-1R 항체를 이용하여 T 임파구의 발생과정중 IL-1의 수용체의 발현을 조사하였다. 태아흉선 조직 배양의 후기 단계에서 CD4^(-)CD8^(-) double negative (DN) 세포의 증가와 더불어 IL-1 수용체의 발현이 유의적으로 증가하였다. IL-1 수용체를 가진 세포의 CD4/ CD8 분자의 분포를 보면 주로 DN 세포와 DP 세포에 제한되어 나타났다. 노쇠한 백서로부터 얻은 흉선 조직의 단세포 배양에서도 DN 세포의 증가와 함께 IL 수용체를 발현하는 세포들이 크게 증가하여, 태아 흉선 조직 배양의 후기 단계가 흉선 조직의 노화와 관련된 모델일 가능성을 제시해 주고 있다. 한편, 태아 흉선 조직배양의 후기 단계에서 나타나는, IL-1 수용체를 발현하는 세포의 50%~60%가 γδ T 세포 type 이었으며 이는 IL-1 이 γδ T 임파구뿐 아니라 αβ T 임파구의 발생에도 관여함을 제시하고 있다. 또한 IL-1의 수용체가 CD4/CD8 분자의 분포 변화와 관련되어 발현하는 것으로 보아, IL-1 또는 IL-1 수용체가 T 임파구의 발생 과정 그 중에서도 DN 세포의 증가에 작용하고 있음을 제시해 주고 있다.;Interleukin-1 (IL-1) has a variety of effects on immature CD4^(-)CD8^(-) double negative (DN) thymocytes. It has been demonstrated to induce the proliferation of thymocytes, the expression of CD25, and the production of IL-2 on the purified DN thymocytes. It has also been shown that the maturation of T cells was substantially inhibited under fetal thymic organ culture (FTOC) with the treatment of anti-IL-1 antibody. These results indicate that IL-1 is an important mediator in T cell development. However, although IL-1 affects on limited thymocyte subsets, it has not been clear on which population IL-1 actually acts during the thymocyte differentiation. In addition, the expression of IL-1 receptor (IL-1R) during T cell development has not been dissected. In the present study, to define the role of IL-1 during the T cell development/differentiation, the expression of IL-1 receptor (IL-1R) was investigated with the aid of the flow cytometry. With an increase of the DN subset, the expression of IL-1R Type I remarkably increased at Days 12∼15 under FTOC. The CD4/CD8 profile of IL-1R Type I positive cells showed that these cells were mostly restricted within the DN and the double positive (DP) subsets. Interestingly, In vitro culture of the thymocytes from an aged mouse, but not from young adult or newborn mice, revealed similar results to those of FTOC. That is, the DN subset increased remarkably at Day 4 of suspension culture of the thymocytes from the aged mouse, and most of the DN cells expressed IL-1R Type I. In addition, approximately 50% -60% of the IL-1R positive cells which increased in the later periods of FTOC were γδ thymocytes, which indicates that IL-1 has a role in γδ thymocytes development as well as in αβ thymocytes development. These results suggest that IL-1/IL-1R are involved in the thymocytes differentiation and that its expression is related with the increase of DN subset.