Enhanced regulatory T cell function and attenuated DSS-induced colitis in the mice deficient with glutathione peroxidase 1 and catalase

Abstract

Reactive oxygen species (ROS) are highly reactive and are likely to induce cellular damage and tissue destruction. Traditionally, ROS have been implicated in the progression of inflammatory and immune-mediated diseases. However, enhanced autoimmunity was observed in the mice in which ROS production was reduced, such as Ncf1 or Nox2 deficiency, as well as in human disease, such as chronic granulomatous disease. On the contrary, inflammatory response was attenuated in the mice in which ROS level was elevated, such as glutathione peroxidase 1 (GPx-1) deficiency. The recent observations bring about an innovative concept on the protective role of ROS in inflammation and tissue damage. Meanwhile, the underlying cellular mechanism is not yet sufficient. Regulatory T cell (Treg) function was studied only in the mice in which ROS level was reduced. To address this issue, in the present study, we investigated the function of CD4+CD25+ Tregs in the mice deficient with GPx-1 and catalase in which ROS level was elevated. We also investigated on the colitis symptoms induced by oral administration of 3% dextran sodium sulfate (DSS). The results showed enhanced Treg function and attenuated DSS-colitis symptoms in the GPx1-/- x Cat-/- mice. N-acetyl cysteine (NAC) or catalase decreased Treg function in vitro. In vivo administration of NAC also decreased Treg function, while DSS-colitis symptoms were aggravated in the GPx1-/- x Cat-/- mice as well as in the WT mice. Taken together, the results suggest that ROS level is pivotal to the functional activity of Tregs that play a key role in the regulation of immune responsiveness in vivo. ;활성 산소는 반응성이 매우 높으며, 세포손상과 조직 파괴를 유도 할 가능성이 높다. 전통적으로 ROS는 염증 몇 면역 매개 질환에 관계되어있다. 그러나 향상된 자기면역은 또는 사람 질병 만성 육아종에서와 같이 Ncf1또는 Nox2결핍으로 ROS생산이 감소하는 쥐에서 자가면역이 향상되는 것일 발견하였다. 반대로 글루타티온 (GPX-1) 결핍증과 같은 ROS의 양이 올라간 쥐에서는 염증 반응이 감소되었다. 최근 논문에는 염증과 조질 손상에 ROS의 보호 역할에 관한 혁신적인 개념이 발표되었다. 한편, 기본적인 세포 체계는 아직 충분하게 알려지지 않았다. 조절 T 세포 (Treg) 기능은 ROS양이 감소된 쥐에서만 연구를 하였다. 이 연구에서 우리는 GPx-1과 과산화수소 분해효소가 결핍으로 ROS의 양이 향상된 쥐에서 CD4+CD25+의 기능을 연구하였다. 우리는 3% 덱스트란 황산 나트륨 (DSS)으로 쥐에게 경구투여로 장염 증후군을 유발하였다. 그 결과 DSS로 유도된 장염 증후군GPx1-/- x Cat-/- 쥐는 Treg의 기능이 향상되었다. 생체 외에서 N-아세틸 시스테인 (NAC) 또는 과산화수소 분해효소는 Treg의 기능이 감소한다. DSS으로 장염증후군을 유도한 후 쥐에게 NAC을 경구 투여한 GPx1-/- x Cat-/- 쥐보다 야생형쥐 생체 내 실험에서도 Treg의 기능이 감소한다. 하나로 합쳐 생각해보면, ROS 레벨이 in vivo 면역 민감성 규정 안에서 중심 역할을 맡고, Tregs 기능 활동의 중심축이 된다는 결과를 시사한다.