Expressions of Cathepsin S and EMT proteins in Mouse Pulmonary Fibrosis Models

Abstract

Cathepsin S (CTSS) is a cysteine protease located in lysosomes or endosomes. It is activated and secreted in regions of tissue injury and continuing inflammation, where it contributes in extracellular matrix remodeling and wound healing. In comparison to other cathepsin family members, CTSS is more stable at a neutral pH which is stable outside lysosomes. In addition, CTSS is expressed by antigen presenting cells including macrophages, β-lymphocytes and microglia by some epithelial cells. Recently, several studies have reported an enhanced expression of CTSS in lung fibrosis disease, including Cystic Fibrosis (CF) and Idiopathic pulmonary Fibrosis (IPF). Since previously higher expression of CTSS in IR and bleomycin (BLM)-induced lung fibrotic tissues was found from the cDNA microarray data, in this study, I examined the involvement of CTSS in IR and bleomycin-induced pulmonary fibrosis using immunohistochemistry or immunofluorescence analysis, especially focus on Epithelialmesenchymal cell transition (EMT) process. I also compared the expression CTSS and EMT proteins in IR and BLM-induced pulmonary fibrotic tissues. Moreover, after irradiating the epithelial cell lines L132 and BEAS-2B with IR, further experiments were performed to observe changes in CTSS levels and progression of EMT. The results indicate that CTSS is involved in pulmonary fibrosis and may be a good target for pulmonary fibrosis treatment.;단백질 분해효소의 일종인 카뎁신은 단백질의 분해 및 합성을 조절한다. 이들은 활성 화되는 잔기 위치에 따라 세린, 아스파르트, 시스테인 카뎁신으로 분류하는데, 이 중 시스테인 카뎁신은 사람의 조직에서 활성이 높다고 알려져 있다. 카뎁신 S (Cathepsin S; CTSS)는 시스테인 카뎁신 중 하나로, 다른 카뎁신 계열과 달리 리소 좀 외부의 중성 pH에서도 활성을 유지한다. 이러한 특성 때문에, 암을 포함한 여러 질병에서 카뎁신 S를 타깃으로 여러 연구가 진행되고 있는 실정이며 특발성 폐섬유증 을 포함한 폐 섬유증이 발생한 환자에서 카뎁신 S의 발현이 증가한다고 보고된 바 있 다. 이전 연구의 cDNA 결과에서 방사선 및 Bleomycin (BLM)으로 유발된 폐 섬유 성 조직에서 카뎁신 S의 발현이 매우 높게 나타난 것을 주축으로, 면역 조직 화학 분 석과 면역 형광 분석을 사용하여 IR 및 BLM으로 유발한 폐 섬유성 조직에서 폐 섬 유화 발생 시 카뎁신 S의 발현이 증가함을 확인했다. 또한, 폐 섬유화와 연관성이 높 은 EMT 관련 단백질의 발현 증가를 통해 EMT가 진행됨을 확인했다. 마지막으로, 상피 세포주인 L132 및 BEAS-2B에 방사선을 10 Gy 조사한 후, 시간 대비 카뎁신 S 발현 및 EMT의 진행을 확인하는 실험을 진행하였고 카뎁신 S와 EMT 관련 단백 질의 발현 증가를 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 카뎁신 S가 폐 섬유증과 관련이 있으며, 훗날 폐 섬유증을 치료하는 데 좋은 전략이 될 수 있음을 시사한다.