Increased expression of IL-33 in rosacea skin and UVB-irradiated and LL-37-treated HaCaT cells

Abstract

Rosacea is one of the most common dermatoses of adults. It is chronic inflammatory syndrome and characterized by a variety of clinical features which are flushing, persistent erythema, telangiectasia, as well as papules and pustules. Clinical triggering factors are UV radiation, heat, cold, stress, spicy food and microbes. Even though the exact pathophysiology is still unknown, current concepts proposed that rosacea is caused by a consistently aberrant innate immune response and LL-37 is considered to play an important role in the pathophysiology of rosacea. But IL-33 as an inflammatory cytokine, has not yet been studied in rosacea, so we investigate the role of IL-33 in the pathophysiology of rosacea and the relationship with LL-37. In this study, first we compared the expression of IL-33 and ST2, the receptor of IL-33, in normal and rosacea skin samples by immunohistochemistry to determine whether IL-33 was increased in rosacea skin samples or not. In addition, the role of IL-33 in the pathophysiology of rosacea was studied by in vitro experiments, using LL-37-treated HaCaT cells. In the immunohistochemistry, increased expression of IL-33 was observed in rosacea skin, especially in erythematotelangiectatic rosacea. In vitro study, UVB and LL-37 had synergistic effects on IL-33 mRNA expression from HaCaT cells and also on IL-1α, IL-1β, TNF-α and IFN-γ mRNA expression. LL-37 and IL-33 had synergistic effects on the increased VEGF release from HaCaT cells. Because LL-37 is increased in rosacea skin, UVB-induced IL-33 expression from keratinocytes may be more robust than in normal skin. Moreover, the increased expression of various other inflammatory cytokines is also expected to participate in the inflammatory reaction of rosacea. Furthermore, IL-33 increased VEGF release from HaCaT cells in the presence of LL-37. In conclusion, we propose that IL-33 might play an important role in the angiogenesis and vasodilation of rosacea skin. Further study is needed to clarify the concerned signaling pathway between LL-37 and IL-33. Moreover, whether IL-33 induces VEGF release from endothelial cells and the growth of vessels by itself or in the presence of LL-37 is also needed to be determined.;주사는 주로 중년이상 연령의 얼굴에 호발하는 피부질환 중 하나이다. 아직까지 명확한 원인이 알려지지는 않았지만 주로 선천 면역계의 조절이상, 피부에 존재하는 여러 균주들, 자외선 등이 원인으로 생각되고 있으며 자외선, 자극적인 음식, 스트레스, 감정기복, 술 등의 여러 악화인자가 알려져 있다. 본 연구에서는 피부의 염증반응에서 중요한 IL-33이 주사의 병태생리에서 어떤 역할을 하는지 알아보고 최근 주사의 병태생리에서 중요시되는 LL-37과의 연관성을 알아보고자 하였다. 먼저 정상 피부조직과 주사 피부조직에서 IL-33과 수용체 ST2의 발현이 다른지를 알아보고자 면역화학염색을 시행하여서 IL-33이 주사 피부 조직에서 증가하여 있는지를 살펴보았다. 그 후 HaCaT 세포에 UVB만을 조사한 경우, LL-37만 처리한 경우, 두가지 모두 시행한 경우에 따라 IL-33의 mRNA 표현에 차이가 있는지 RT-PCR 및 real-time RT-PCR로 측정하였다. 마지막으로 HaCaT 세포에 IL-33과 LL-37 처리하였을 때 VEGF의 분비는 어떻게 달라지는지 RT-PCR, ELISA 두가지 방법으로 측정하였다. IL-33, ST2의 면역화학염색 결과, 주사피부조직에서 정상피부조직보다 IL-33이 더 강하게 염색됨을 확인하였다. 특히 홍반모세혈관확장성 주사에서 IL-33이 가장 강하게 염색되는 것을 확인하였다. IL-33이 주사의 염증반응과 혈관 생성 및 확장에 중요한 역할을 할 것이라 생각된다. IL-33 mRNA는 UVB와 LL-37 모두 처리하였을 경우에 가장 많이 발현되었으며 RT-PCR, real-time RT-PCR 모두 비슷한 경향을 보였다. 따라서 LL-37과 UVB가 IL-33 발현 증가에 상승효과를 일으켰을 것으로 생각된다. 또한 IL-1α, IL-1β, TNF-α, IFN-γ mRNA 발현도 UVB와 LL-37 모두 처리하였을 경우에 가장 높게 나타났으며 특히, IL-1β의 경우는 통계적으로도 유의할 정도의 증가를 보였다. 다양한 염증성 사이토카인의 발현도 주사의 염증 반응에 영향을 미쳤을 것으로 생각된다. VEGF는 IL-33, LL-37 같이 처리한 경우가 각각 처리한 경우보다 더 높게 발현되는 것으로 나타났다. LL-37이 주사의 혈관 생성에 영향을 미친다는 사실을 잘 알려져 있는데 IL-33이 LL-37의 혈관 생성에 상승효과를 일으켰을 것으로 생각되며 또한 IL-33이 주사의 염증반응과 혈관증식과 관련하여 중요한 역할을 수행할 것으로 생각된다. 그러나 더 정확한 메카니즘에 대하여는 추가적인 연구가 필요하다.