Isolation and characterization of eosinophils isolated from mouse small intestinal lamina propria

Abstract

Eosinophils are multifunctional leukocytes playing important roles in allergic inflammation and helminth infections. Although most research concerning eosinophils has focused on understanding their function in the blood and lung, it should be noted that eosinophils are much more abundant in the lamina propria (LP) of gastrointestinal (GI) tract than in other tissues. In this study, CD11bhighCD11cint cells, representing an almost pure population of eosinophils, were successfully isolated from the small intestinal LP wild type mice and this subset was not found in the LP of the genetically engineered eosinophil-deficient dblGATA mice. The CD11bhighCD11cint cells had prominent eosinophilic granules in the cytoplasm. Electron microscopic examination demonstrated that a significant fraction of the cytoplasmic granules were bi-compartmental, with an electron-dense or -lucent crystalline core. LP eosinophils express substantially lower levels of L-selectin, PSGL-1, integrin α4β7, and IL-5Rα and higher levels of CD80 than blood eosinophils. An adoptive transfer study showed that the eosinophils are recruited to the LP by an active homing process involving Gi-coupled receptors. While LP eosinophils expressed mRNAs for CCR1, CCR3, CCR7, CCR9, CXCR4, and CXCR6, they migrated in response to CCL25/TECK as well as CCL11/eotaxin. TECK and eotaxin specific chemotaxis of LP eosinophils was blocked with either anti-CCR9 or anti-CCR3 neutralizing antibodies, thus implying cross-reactivity between chemokines and their receptors. These results collectively indicate that LP eosinophils share many features with blood eosinophils but are subtly different from them phenotypically and morphologically. In addition, LP eosinophils depend on eotaxin and TECK for their localization to the LP, providing a clue to the understanding of the steady state eosinophil recruitment to the intestine.;호산구는 알레르기성 염증 반응과 기생충 감염에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는 백혈구의 한 종류이다. 지금까지의 호산구 연구는 주로 혈액과 폐에서의 기능 연구를 중심으로 이루어져 왔지만 생체내의 어느 조직보다 소화기관의 고유층에 호산구가 가장 많이 분포하고 있으므로 호산구의 기능 규명을 위해서는 소화기에 존재하고 있는 호산구에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 CD11bhighCD11cint 표현형으로 대표되는 소장 점막 고유층 호산구의 순수 분리에 성공하였다. 유전적으로 호산구가 존재하지 않는 것으로 알려져 있는 DdblGATA 형질변환 마우스의 소장 고유층에서는 정상 마우스와 같은CD11bhighCD11cint 분획의 세포가 관찰되지 않았다. CD11bhighCD11cint세포의 형태학적 관찰 결과 세포질 과립이 다량 존재하였으며 과립을 전자 현미경으로 분석 하였을 때 호산구의 전형적인 특징인 크리스탈 결정 중심을 확인할 수 있었다. 소장 점막 고유층의 호산구와 혈액 호산구 표현형을 비교하였을 때, 점막 호산구에서 L-selectin, PSGL-1, integrin α4β7, IL-5Rα는 혈액 호산구보다 낮게 발현되어 있었고 CD80 분자는 혈액 호산구보다 높게 발현되어 있었다. 점막 호산구의 수동 전달 실험을 통해서 호산구가 소장 고유층으로 이동하는 과정이 G-단백질 결합 수용체에 의해 매개되는 능동적인 화학주성임을 확인할 수 있었다. 화학 주성에 관여하는 수용체의 발현을 역전사 중합효소 연쇄반응법을 통해 살펴본 결과, 고유층 호산구에는CCR1, CCR3, CCR7, CCR9, CXCR4, CXCR6이 발현되어 있었다. 이중 CCR3, CCR9에 결합하는 것으로 알려져 있는 화학 주성 인자인 CCL11/eotaxin과 CCL25/TECK에 대한 방향성을 가진 이동능이 소장 고유층 호산구에서 관찰되었다. 이와 같은 소장 호산구의TECK와 eotaxin에 특이적인 화학 주성은 항-CCR9 이나 항-CCR3 단일 클론 항체에 의해 중화되어 화학주성인자와 수용체사이의 교차 결합을 예상할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 고유층 호산구가 혈액 호산구와 여러가지 특성을 공유하지만 표현형과 형태에서 미세한 차이가 존재함을 알 수 있었다. 또한 본 연구에서는 호산구가 소장 고유층으로 이동하는 과정에 eotaxin뿐만 아니라 TECK이 관여할 것임을 입증하여 이를 통해 호산구가 소장으로 생리적으로 이동하는 세포 화학 주성의 기전을 상세히 설명할 수 있게 되었다.