The effect of Interleukin-18 on human immunodeficiency virus type 1 production in peripheral blood mononuclear cells

Abstract

Interleukin (IL)-18 is a pro-inflammatory cytokine which functions as an interferon (IFN)-γ inducing factor and contributes to the generation of the T helper type 1 (Th1) response. IL-18 also increases human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) production in a chronically infected monocytic cell line and in a lymphocytic cell line. The IL-18 effect on HIV-1 production for primary cells was investigated using p24 enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and IFN-γ was measured by electrochemiluminescence (ECL) in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) cultures. In contrast to the results obtained in cell lines, IL-18 added immediately after infection of PBMC with monocyte (M)-tropic HIV-1 inhibited p24 antigen (Ag) production by a maximum of 72% (p < 0.001) after 4 days of culture. In PBMC infected with T lymphocyte (T)-tropic HIV-1, an inhibition of 57% (p < 0.01) was observed. IFN-γ levels in PBMC cultures were increased in cells infected with M- or T-tropic virus and then exposed to IL-18, indicating an inverse relationship between HIV-1 production and IFN-g levels (r = -0.96, p = 0.008 in M-tropic virus), which suggests that IFN-γ may function as an anti-viral agent in these cultures. Pre-incubation of PBMC with IL-18 during the 2 days prior to infection with M-tropic HIV-1 also inhibited p24 production by 64% (p < 0.01) in 4 day-culture conducted in the absence of additional exogenous IL-18. However, compared to the degree of IL-18 inhibition observed after 4 days of exposure, there was no additional IL-18 inhibitory effect during days 5-13. These results demonstrate that IL-18 inhibits HIV-1 production in infected PBMC, and suggest that inhibition occurs through intermediate IFN-γ production. Furthermore, a predominant inhibitory effect of IL-18 appears to be present during the early rather than the late stages of PBMC infection. This effect on early infection is further supported by reduced formation of HIV-1 2 long terminal repeat (LTR) in IL-18-exposed PBMC.; 인터루킨(Interleukin, IL)-18은 IFN-γ유도인자이며 T helper type 1 면역반응을 일으키는데 기여하는 전구 염증형 cytokine이다. IL-18은 또한 만성적으로 인간면역 부전 바이러스 제 1형 (HIV-1)에 감염되어 있는 단핵구 세포와 림프구세포에서는 그 바이러스 생성을 증가시킨다. 본 연구는 말초 혈액 단핵구 세포에서 IL-18이 HIV-1 생성에 미치는 효과를 알아보고자 시행되었다. 건강한 공여자로부터 얻은 말초 혈액 단핵구 세포를 분리하여 HIV-1으로 감염시켜 4일간 배양 후, 세포를 분해시킨 뒤 HIV-1 생성은 p24 ELISA로, IFN-γ에 대해서는 electrochemiluminescence로 그 배양액을 검사하였다. 말초 혈액 단핵구 세포를 단핵구향성 바이러스로 감염시킨 뒤 IL-18에 노출된 경우, 바이러스 단백질 항원인 p24 생성이 72%까지 감소하였다 (p < 0.001). T세포향성 바이러스로 감염시킨 말초 혈액 단핵구 세포에서는 IL-18은 p24 생성을 57%까지 감소시켰다 (p < 0.01). 세포배양액에서 측정된 IFN-γ는 IL-18에 노출된 단핵구향성 바이러스와 T세포향성 바이러스로 감염시킨 말초 혈액 단핵구 세포모두에서 증가되었다. 특히, 단핵구향성 바이러스로 감염시킨 세포에서는 바이러스 생성과 IFN-γ정도 사이에 역상관관계가 있어 (r = -0.96, p = 0.008), 이는 IL-18의 효과가 IFN-γ를 매개로 한다는 것을 시사한다. T세포향성 바이러스로 감염시킨 말초 혈액 단핵구 세포에서도 p24와 IFN-γ의 생성사이에 역상관관계를 보였으나, 통계적으로 유의하지 않았다 (r = -0.69, p = 0.19). PBMC를 IL-18으로 2일간 처치한 후 세척하고, 단핵구향성 바이러스로 세포를 감염시킨뒤, 더 이상 IL-18을 처치하지 않고 4일간 배양한 뒤에 측정한 p24도 생성이 64%까지 감소하였다. 하지만, 동일한 바이러스로 세포를 감염시킨 뒤 IL-18을 처치하여 13일간 계속 배양한 말초 혈액 단핵구 세포 배양에서는, 4일간 IL-18을 처치한 말초 혈액 단핵구 세포에서 얻은 p24 억제정도와 비교하여 더 이상의 IL-18 억제효과는 관찰되지 않았다. IL-18 5 nM을 처치하였을 때, p24 억제정도는 배양 4, 7, 10, 그리고 13일째 각각 58, 46, 52, 52%이었다. 또한, 중합 효소 연쇄 반응을 사용하여, IL-18을 처리한 HIV-1에 감염된 말초 혈액 단핵구 세포에서 HIV-1 2LTR 형성이 감소되었다. 본 연구에서 IL-18은 HIV-1을 감염시킨 PBMC에서 바이러스를 억제하였으며 이러한 억제효과는 IFN-γ를 매개로 일어난다는 것을 시사한다. 더욱이, IL-18의 억제효과는 PBMC의 바이러스 감염시기 초기에 우선적으로 일어나는 것을 보여준다.