Inhibition of IFN-γ production and Th cell proliferation by amodiaquine

Abstract

The 4-aminoquinoline chloroquine (CQ) has been widely used for preventing and treating malarial infection because it is inexpensive, and effective. CQ is the first major treatment drug against Plasmodium ovale and P. malariae. Amodiaquine (AQ) is effective for preventing the infection of CQ-resistant P. vivax and P. falciparum. Although CQ and AQ have potent anti-malarial and anti-inflammatory activity, the precise molecular and cellular mechanisms underlying anti-inflammation of AQ are largely uncharacterized. This study aimed to identify whether CQ and AQ affected the activation and function of CD4+ T cells and subsequently CD4+ T cell-mediated immune response. Primary CD4+ T cells were treated with CQ or AQ during T cell activation and differentiation. CQ and AQ had no strong cytotoxicity in CD4+ T cells but suppressed CD4+ T cell proliferation upon TCR stimulation. AQ more potently suppressed the higher division rates of CFSE-labelled cells in a dose-dependent manner. Interestingly, expression of p21, a cell cycle inhibitor was increased in AQ-treated CD4+ T cells while there was no significant change in gene expression related to cell cycle regulation factors. As CQ blocked lysosomal degradation of LC3B, AQ also accumulated LC3B by blocking the lysosomal degradation pathway. Increased p21 level by treatment with AQ was mainly resulted from the blockade of lysosomal degradation of p21 in CD4+ T cells, while p21 was not increased by LC3B-activating autophagy signaling. AQ treatment declined the production of pro-inflammatory cytokine IFN-γ by CD4+ T cells in vitro. In addition, in vivo inflammation in the colon and lung was moderately but significantly decreased by AQ injection. By the way, IL-2 expression was rather enhanced by AQ. Further studies on molecular mechanisms of AQ-induced IL-2 production are needed. Collectively, AQ blocked the lysosomal degradation of p21 in CD4+ T cells and suppressed IFN-γ production, and subsequently attenuated inflammatory response in vivo.;Chloroquine (CQ)은 Plasmodium ovale와 P. malariae 의 감염에 대한 항말라리아 약물로 사용되어 왔으며 이러한 CQ와 구조적 유사성을 가진 Amodiaquine (AQ)는 CQ에 저항성을 보이는 P. vivax 와 P. falciparum 의 감염에 대해 치료제로 사용되고있다. 이러한 CQ와AQ는 항말라리아 효능과 염증 억제에 대한 효능이 일부 밝혀져 있고, 분자 수준에서의 기전은 명확하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 항말라리아 약물인 CQ와 그 구조 유사체인 AQ가 CD4+ T cell에대한 영향을 분석하였다. CQ와 AQ는 CD4+ T cell에 독성이 보이지 않는 10 μM이내의 농도인 0, 1, 5. 10 μM로 처리가 되었으며, 이러한 농도에서 CD4+ T cell의 증식은 CQ와 AQ에 의하여 농도의존적으로 감소하는 것이 관찰되었다. 이러한 항증식 현상은 AQ에 의하여 더욱 극적인 차이가 관찰되었다. CQ와 AQ에 의한 항증식 현상은 세포주기 관련 표지인 p21 유전자의 축적을 통한 것이며, 그와 관련된 유전자의 변화는 관찰되지 않았다. 또한 p21의 축적과 함께 자식작용의 표지인 LC3B 유전자의 축적을 동반하였으며 p21과 마찬가지로, 자식작용과 관련된 다른 유전자들의 변화는 관찰되지 않았다. 더욱이, CQ와 AQ는 CD4+ T cell의 분화된 형태인Th1 세포에서 만들어지는 사이토카인 IFN-γ의 생성을 억제함으로서 Th1으로의 분화도 억제시킨다. 반면 IL-2의 생성은 AQ에 의하여 증가하였다. 이러한 결과는 항말라리아 약물인 CQ와 AQ가 세포의 증식작용과 IFN-γ의 생성을 저해함으로서 T 세포의 선택적 기능 저해가 이루어지며, 이로서 invivo상에서의 CQ와 AQ에 의한 항염증 효과를 기대할 수 있다.