THP-1 단핵세포주에서 아밀로이드 베타가 TGF-beta에 의한 MMP-2의 생산을 억제하는 기전 연구

Abstract

아밀로이드-베타(amyloid-beta, Aβ) peptide가 뇌에 침착 되는 것이 알츠하이머 병(Alzheimer disease)의 발생을 유도한다. 면역억제 사이토카인인 transforming growth factor-β1(TGF-β1) 유전자도입 마우스에서 TGF-β1의 발현은 Aβ의 생산을 증가시키는 반면, TGF-β1에 의하여 활성화된 소교세포는 Aβ의 제거를 유도한다는 것은 TGF-β1의 생리학적 양면성을 제시하고 있다. 본 논문에서는 THP-1 단핵세포주에서 TGF-β1의 처리 시간, 농도에 의존적으로 matrix metalloproteinase-2 (MMP-2)의 생산이 유도된다는 것을 관찰하였다. Aβ1-42가 TGF-β1에 의한 MMP-2의 생산을 유의하게 억제하였고, reverse peptide인 Aβ42-1에서는 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 또한, Aβ1-42는 TGF-β1에 의한 plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1)의 생산도 억제하였다. 이러한 Aβ1-42에 의한 MMP-2와 PAI-1의 생산 억제는 T98G 성상세포주에서도 확인되었다. 이 과정에서 Aβ1-42가 TGF-β1의 억제인자인 Smad7의 발현을 유도하였다. 이를 통해, Aβ1-42가 TGF-β1에 의한 MMP-2의 생산을 억제한다는 분자학적 기전을 규명하였다. 첫째, Smad7 과발현시 TGF-β1에 의한 MMP-2 생산에 있어서 Aβ1-42와 유사한 억제가 관찰되었다. 둘째, Aβ1-42가 TGF-β1에 의한 p3TP-Lux-SBEs의 전사활성을 억제하여 MMP-2의 생산을 억제함을 관찰하였다. 셋째, Small interfering RNA(siRNA) 방법으로 세포 내 Smad7을 억제하면, Aβ1-42에 의한 TGF-β1의 전사리포터(transcription reporter) 활성억제가 회복되어 MMP-2의 생산이 유발되었다. 이와 같은 실험 결과를 종합해 볼 때 Aβ1-42가 TGF-β1 억제인자인Smad7을 발현시켜 TGF-β1에 의한 MMP-2의 생산에 길항적인 영향을 줄 가능성을 제시한다.;Accumulation of the amyloid-β(Aβ) peptide in the brain is a crucial factor in the development of Alzheimer disease. Expression of transforming growth factor-β1 (TGF-β1), an immunosuppressive cytokine, has been associated in vivo with A accumulation in transgenic mice and recently with Aβ clearance by activated microglia, suggesting its deleterious and beneficial effects in neuronal cells. In this study, we demonstrated that TGF-β1 stimulated the production of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) in a time-and dose-dependent manner in a human monocytic THP-1 cell line. Notably, we found that Aβ1–42 consistently inhibited the TGF-β1-induced production of MMP-2, the endogenous gene containing Smad response elements, whereas the reverse peptide, Aβ42–1, evidenced little effect. Additionally, Aβ1–42 reduced TGF-1-induced increase in plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1). This inhibitory effect of Aβ1–42 was also seen in human astroglial T98G cell line. Furthermore, Aβ1–42 significantly induced the expression of Smad7, which appears in turn to mediate the Aβ suppression of the TGF-β1-induced MMP-2 production. First, Smad7 overexpression mimicked the inhibitory effect of Aβ1–42 on TGF-β1-induced MMP-2 production. Second, Aβ1–42 markedly suppressed the transactivation of the transfected reporter construct, p3TP-Lux, which contains TGF-β1-inducible Smad response elements. This was concomitant with a decreased MMP-2 production in TGF-β1-treated cells. Third, inhibition of cellular Smad7 levels via the small interference RNA method significantly ameliorated the Aβ1–42-mediated suppression of TGF-β1-inducible transcription reporter activity, thereby restoring MMP-2 induction, whereas Smad7 transfection down-regulated TGF-β1-inducible transcription reporter activity. Collectively, these data suggest that Aβ1–42 may play an important role in the negative regulation of TGF-β1-induced MMP-2 production via Smad7 expression.