Liver X receptor and STAT1 play a role in downstream of Gas6/Mer to increase anti-inflammatory arginase 2 expression in macrophages

Abstract

Mer 수용체(Mer)는 대식세포(macrophage)와 수지상세포(dendritic cells)에서 염증 반응을 억제하는데 중요한 역할을 한다. 또한, Liver X Receptor(LXRα와 LXRβ)는 대식세포의 면역관용(immune tolerance)을 유지시킨다고 알려져 있다. 지난 연구에 따르면 Mer는 LXR의 발현과 전사활성을 증가시켜 급성 무균성 염증을 치유한다고 한다. 본 연구에서는 Mer ligand인 Gas6를 처리하여 Mer가 어떠한 하위신호전달체계를 통해 LXR의 발현과 전사활성을 일으키는지 마우스 골수유래대식세포(BMDM)에서 알아보고자 하였다. 그리고 나아가, 어떻게 Gas6/Mer 신호경로가 LXR의 항염증 효과를 갖는 타겟 유전자들에 영향을 미치는지 연구하였다. BMDM에 Gas6를 처리하면 LXRα, LXRβ 그리고 이들의 타켓 유전자인 ABCA1, ABCG1, ApoE, AIM, Arg2, VEGF의 mRNA와 단백질 발현이 증가하였고, STAT1과 Akt의 인산화도 증가하였다. 이렇게 Gas6에 의해 유도된 LXR과 타겟 유전자, 그리고 STAT1의 인산화는 Mer 유전자 결여 마우스에서는 그 효과가 보이지 않았다. 또한 STAT1 억제제인 fludarabine을 이용해 STAT1을 억제한 경우에도 Gas6에 의한 LXR과 타겟 유전자의 증가효과가 감소되었다. PI3K나 Akt 억제제를 처리했을 때에도 Gas6에 의한 LXR과 타겟 유전자의 증가가 억제되었다. Gas6에 의한 Akt의 인산화는 STAT1 유전자 결여 마우스나 fludarabine처리 시에 상당히 감소되었다. 반대로 PI3K/Akt 억제제를 이용해 PI3K/Akt 신호를 차단하였을 경우에는 Gas6에 의한 STAT1의 인산화가 감소하였다. 따라서 STAT1과 Akt가 서로 상호유기적으로 Gas6에 의한 LXR 발현에 작용함을 알 수 있었다. 한편, LPS에 의한 일산화질소(NO)의 발생을 Gas6는 STAT1과 LXR에 의존적인 형태로 Arg2의 발현을 증가시킴으로써 BMDM에서 감소시켰다. 마지막으로, LPS로 급성 폐 손상을 일으킨 마우스 모델에서 Mer-중화 항체를 이용해 Mer를 억제하면 폐조직에서의 LXR과 Arg2의 발현이 감소하고, 반대로 폐기관지세척액에서는 NO의 발생이 증가되어 있는 것을 확인하였다. 결과적으로 본 연구는 Gas6 – Mer – PI3K/Akt – STAT1 – LXR - Arg2 신호전달체계가 급성 폐 손상시의 염증반응을 치유하는데 중요한 역할을 하고 있다는 가능성을 시사한다.;Mer receptor tyrosine kinase (Mer) plays a major role in regulating the inflammatory response in macrophages and dendritic cells. Liver X receptors (LXRα and LXRβ) are also shown to maintain the innate immune tolerance in macrophages. In previous studies, it was suggested that Mer signaling increases expression and transcriptional activity of LXR to promote the resolution of acute sterile inflammation. In this present study, we aimed to understand the downstream pathway of Mer signlaling after treatment with Mer ligand, growth arrest-specific protein 6 (Gas6), leading to the expression and transcriptional activity of LXR in mouse bone-marrow derived macrophages (BMDMs). Moreover, we investigated how Gas6/Mer signaling affects the anti-inflammatory target genes of LXR. Treatment of BMDMs with Gas6 induced increases in mRNA and protein expression of LXRα and LXRβ as well as their target genes, such as ABCA1, ABCG1, ApoE, AIM, Arg2, and VEGF, and phosphorylation of STAT1 and Akt. The Gas6-induced increases in LXRs and their target genes, and STAT1 phosphorylation were inhibited in BMDM from Mer−/− mice. In addition, Gas6-induced increases in expressions of LXRs and their target genes were inhibited by the STAT1-specific inhibitor fludarabine. Gas6-induced expression of LXRs and their target genes was also inhibited by PI3K or Akt inhibitor. Gas6-induced Akt phosphorylation was substantially reduced in BMDMs from STAT1−/− mice or when pre-treated with fludarabine. In addition, Gas6 reduced lipopolysaccharide (LPS)- induced nitric oxide (NO) production in a STAT1 and LXR pathway-dependent manner in BMDMs. Finally, Mer-neutralizing antibody treatment reduced LXR and Arg2 expression in lung tissues, and increased NO production in bronchoalveolar lavage fluid in LPS-induced acute lung injury-murine model. In conclusion, our data propose the possibility that the Gas6-Mer-PI3K/Akt-STAT1-LXR-Arg2 pathway plays an essential role for resolving inflammatory response in acute lung injury.