The role of cyclooxygenase-2/ prostaglandin E₂ pathway in hepatocyte growth factor production in response to apoptotic cells

Abstract

대식세포에 의한 사멸화 세포의 탐식은 간세포 성장인자 (hepatocyte growth factor, HGF)의 분비를 유도한다. Cyclooxygenase-2 (COX-2)/prostaglandin E2 (PGE2) 경로 및 HGF 경로는 조직 손상을 복구하는 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 사멸화 세포에 의해 유도되는 HGF 생성 과정에서 COX-2/PGE2 경로의 역할에 대하여 연구하였다. RAW 264.7 대식세포주와 사멸화된 Jurkat T 세포의 상호작용은 COX-2 mRNA 및 단백 발현의 증가를 유도하였으며, PGE2의 분비도 증가시켰다. COX-2에 선택적으로 작용하는 약물인 NS-398을 처리하거나 COX-2에 특이적인 siRNA를 이용하여 COX-2의 작용 또는 발현을 억제하였을 때, 사멸화 세포에 의한 HGF의 발현이 억제되었다. 이러한 억제 효과는 COX-1 특이적 siRNA를 이용하여 COX-1의 발현을 억제하였을 경우에는 관찰되지 않아 사멸화 세포에 의한 HGF의 발현에 COX-2가 선택적으로 작용함을 알 수 있었다. PGE2를 첨가하였을 때 COX-2 억제에 의해 감소되었던 HGF가 다시 증가하였다. 이로써 사멸화 세포에 의한 HGF의 생성은 COX-2/PGE2 경로에 의존적임을 확인할 수 있었다. EP2 수용체 억제제인 AH 6809를 처리하였을 경우 HGF의 생산이 감소하였으나, EP4 수용체 억제제인 GW 627368X에 의해서는 생산이 감소되지 않았다. 이와 같은 사멸화 세포에 의한 HGF 생성에서 COX-2/PGE2/EP2 경로의 역할은 RAW 264.7 대식세포 뿐만 아니라 일차 세포인 복막 대식세포에서도 관찰되었다. 전환성장인자 (transforming growth factor, TGF)-β 또한 사멸화 세포에 의해 유도되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서도 대식세포에서 사멸화 세포에 의해 TGF-β1의 생산이 증가되는 것이 관찰되었다. 하지만 COX-2/PGE2 경로 억제시 뚜렷하게 감소되는 양상은 나타나지 않아, 사멸화 세포에 의해 활성화된 COX-2/PGE2 경로는 TGF-β보다 HGF 생성에 더 관여하는 것으로 생각할 수 있었다. 추가적으로 사멸화 세포에 의한 COX-2 및 PGE2 생산에서 HGF의 역할에 대해서도 연구하였다. HGF 수용체인 c-Met의 억제제인 PHA 665752를 처리하였을 경우 사멸화 세포에 의해 유도된 COX-2 및 PGE2 생산이 부분적으로 감소하였다. 따라서 HGF 신호가 사멸화 세포에 의한 COX-2 발현 및 PGE2 분비에 관여함을 유추할 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 통해서 사멸화 세포에 의한 HGF의 생성이 COX-2/PGE2 경로에 의존적임을 확인할 수 있었으며, 이 경로는 TGF-β1의 생성에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 관찰되어 대식세포에서 HGF와 TGF-β 생산의 균형을 조절함에 있어 COX-2/PGE2 경로가 중요함을 시사하였다. 또한 HGF는 사멸화 세포에 의한 COX-2 발현 및 PGE2 분비를 매개하는 것으로 나타나 대식세포에 의한 사멸세포의 제거 과정에서 COX-2/PGE2 경로와 HGF 경로가 서로 긴밀한 상호작용을 할 것으로 예상할 수 있었다.;Clearance of apoptotic cells by macrophages induces HGF secretion. Cyclooxygenase-2 (COX-2)/prostaglandin E2 (PGE2) pathway and hepatocyte growth factor (HGF) signaling play important roles in the tissue repair process. The present study investigated the role of COX-2/PGE2 pathway in apoptotic cell-induced HGF production in macrophages. The interaction of RAW 264.7 macrophages with apoptotic Jurkat T cells, but not with viable cells, resulted in the expression of COX-2 mRNA and protein. Exposure of RAW 264.7 cells to apoptotic cells also induced significant PGE2 secretion. Inhibition of COX-2 with a selective COX-2 inhibitor, NS-398, or knock-down of COX-2 with a specific siRNA blocked HGF mRNA and protein expression in response to apoptotic cells. On the other hand, silencing of COX-1 with a specific siRNA did not affect HGF production, suggesting COX-2, not COX-1, is selectively involved in the production of HGF in response to apoptotic cells. PGE2 restored HGF expression suppressed by COX-2 inhibition, proposing that apoptotic cell-induced HGF production is mediated by autocrine or paracrine action of COX-2/PGE2 pathway. Furthermore, among prostaglandin E2 receptors, E prostanoid receptor 2 (EP2) antagonist (AH 6809), but not EP4 antagonist (GW 627368X), blocked HGF expression in response to apoptotic cells. Likely, COX-2/PGE2/EP2 pathway was required for HGF induction in primary cells of peritoneal macrophages upon exposure to apoptotic Jurkat cells. Taken together, the data provide evidences that COX-2/PGE2/EP2 axis up-regulates HGF mRNA and protein production in response to apoptotic cells. In addition to HGF, TGF-β is also induced by apoptotic cells. However, TGF-β1 mRNA and protein expressions were not notably suppressed by COX-2 inhibition in RAW 264.7 cells and peritoneal macrophages, indicating COX-2/PGE2 pathway is inclined to the production of HGF in response to apoptotic cells. Additionally, the role of HGF in COX-2 and PGE2 induction by apoptotic cells was addressed. Pharmacological inhibition of c-Met, HGF receptor, partially suppressed COX-2 mRNA and protein expression induced by apoptotic cells. Likely, the inhibitory effect was also shown on PGE2 secretion in response to apoptotic cells. Overall, endogenous HGF signaling may participate, at least in part, as a positive regulator in COX-2 production and PGE2 secretion by apoptotic cells. In conclusion, these findings provide evidence for novel function of COX-2/PGE2 pathway in response to apoptotic cells, an induction of HGF. Furthermore, COX-2/PGE2 pathway is less likely to be involved in the regulation of TGF-β1. Moreover, HGF was shown to mediate COX-2 and PGE2 induction by apoptotic cells, indicating intimate crosstalk between COX-2/PGE2 pathway and HGF signaling during clearance of apoptotic cells by macrophages.