Procollagen C-endopeptidase enhancer 2 secreted by tonsil-derived mesenchymal stem cells increases the oxidative burst of promyelocytic HL-60 cells

Abstract

Reactive oxygen species (ROS) generated by neutrophils are important for bacterial clearance, and provide a front line defense against invading pathogens. I investigated the supportive effect of tonsil-derived mesenchymal stem cells (TMSCs) on ROS generation from neutrophils using promyelocytic HL-60 cells. HL-60 cells were differentiated into neutrophil-like cells with dimethylformamide. Although the TMSCs significantly enhanced respiratory burst of differentiated HL-60 (dHL-60) cells, the augmented ROS production by TMSCs varied depending on TMSC donors. Transcriptome analysis of TMSCs derived from 25 independent donors revealed high levels of procollagen C-endopeptidase enhancer 2 (PCOLCE2) in TMSCs, which were highly effective in potentiating ROS generation from dHL-60 cells. In addition, siRNA-mediated knockdown of PCOLCE2 in TMSCs abrogated TMSC-induced enhancement of ROS production from dHL-60 cells, indicating that TMSCs increase oxidative burst in dHL-60 cells via PCOLCE2. Furthermore, addition of recombinant PCOLCE2 protein directly increased ROS production from dHL-60 cells. These data suggest that PCOLCE2 secreted by TMSCs may be applied as a therapeutic candidate to enhance host defense by increasing neutrophil oxidative burst, and PCOLCE2 levels in TMSCs would be used as a marker to select TMSCs exhibiting high efficacy for enhancing neutrophil oxidative burst.;호중구에 의해 생성된 활성산소종은 박테리아 제거에 중요하며 침입하는 병원체에 대한 첫번째 방어선이다. 본 연구는 HL-60 전골수구성 백혈병 세포를 사용하여 호중구로부터의 활성산소종 생성에 편도선 유래 중간엽 줄기세포의 영향을 조사하였다. HL-60 세포를 dimethylformamide로 자극하여 호중구 유사 세포(differentiated HL-60, dHL-60)로 분화시켰다. 편도선 유래 중간엽 줄기세포가 dHL-60 세포의 호흡 폭발을 유의하게 향상시켰으나, 편도선 유래 중간엽 줄기세포에 의해 증가된 활성산소종 생성은 편도선 유래 중간엽 줄기세포 기증자에 따라 다양했다. 25명의 기증자로부터 유래된 편도선 유래 중간엽 줄기세포의 전사체 분석을 통해, 편도선 유래 중간엽 줄기세포에서의 높은 수준의 프로콜라겐 C-엔도펩티다제 인핸서2의 발현을 밝혀냈으며, 이는 dHL-60 세포로부터 활성산소종 생성을 증가시키는데 매우 효과적이었다. 또한, 편도선 유래 중간엽 줄기세포에서 프로콜라겐 C-엔도펩티다제 인핸서2 발현을 억제한 경우, dHL-60 세포로부터의 활성산소종 생성 증가가 중단되었으며, 이는 편도선 유래 중간엽 줄기세포가 프로콜라겐 C-엔도펩티다제 인핸서2를 통해 dHL-60 세포에서 호흡 폭발을 증가시킨다는 것을 나타낸다. 또한, 재조합 프로콜라겐 C-엔도펩티다제 인핸서2 단백질은 dHL-60 세포로부터의 활성산소종 생성을 직접적으로 증가시켰다. 따라서 본 연구는 편도선 유래 중간엽 줄기세포에 의해 분비되는 프로콜라겐 C-엔도펩티다제 인핸서2가 호중구의 호흡 폭발을 증가시켜 숙주 방어를 강화하기 위한 치료 후보로 적용될 수 있고, 편도선 유래 중간엽 줄기세포의 프로콜라겐 C-엔도펩티다제 인핸서2 수준은 호중구의 호흡 폭발을 향상시키는 편도선 유래 중간엽 줄기세포를 선별하기 위한 마커로 사용될 수 있음을 시사한다.