Attenuation of severe asthma and systemic anaphylaxis through inhibition of TCTP

Abstract

Translationally controlled tumor protein (TCTP)은 생체 내에서 다양한 역할을 한다. TCTP 는 이량체(dTCTP)를 형성할 때 알레르기 질환에 관여하는 히스타민 방출 인자(HRF)라는 단백질 역할을 하게 되며, 학위과정 동안 TCTP 의 알레르기 질환에 관여하는 역할에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 첫번째 파트에서는 TCTP 가 오발부민과 LPS 로 유도된 중증 천식에 어떻게 관여하는지 연구했다. 비만 세포에 가해진 LPS 자극은 세포의 dTCTP 생산과 dTCTP 분비를 증가시켰고, 세포외 dTCTP 는 이후 기도 상피 세포에 의한 염증성 사이토카인 및 IL-8 을 포함한 케모카인의 생산을 증가시켰다. 또한, dTCTP 억제제인 dTBP2(dTCTP binding peptide 2)는 비만 세포에서 기관지 상피 세포로의 dTCTP 매개 신호 전달 네트워크를 선택적으로 차단하고 기관지 상피 세포에서 IκB 의 양을 증가시켜 NFκB-p65 의 핵 내로의 전위를 억제한다. 또한, dTBP2 는 생체 내에서 OVA-LPS 로 유도된 심한 기도 염증을 효율적으로 약화시켜 면역 세포 침윤 및 Th2/Th17 세포에서 유도된 사이토카인의 생성을 감소시키고 기관지 폐포 세척액에서의 dTCTP 분비를 약화시켰다. 이러한 결과를 통해 비만세포에서 생성된 dTCTP 가 비만세포를 통한 기도 상피세포의 활성화를 통해 기도 염증을 악화시키고 dTBP2 가 중증 기도 염증 치료에 유용함을 입증하였다. 두번째 파트에서는 dTCTP 억제 약물인 dTBP2 가 비만세포 탈과립 및 전신성 아나필락시스 반응에 미치는 영향을 연구했다. LPS 는 비만 세포에서 dTCTP 의 발현을 증가시키고 비만 세포 탈과립 약물인 compound 48/80 에 의해 dTCTP 를 빠르게 방출한다는 것을 발견했다. 방출된 dTCTP 는 자가분비 활성화 방식으로 비만 세포 탈과립을 더욱 촉진하고 탈과립에 필수적인 비만 세포의 세포 내로의 칼슘 유입을 증가시켰다. 또한, dTBP2 는 compound 48/80 에 의해 강화된 비만 세포 탈과립을 직접 적으로, 그리고 용량 의존적으로 억제하는 것을 볼 수 있었다. 이를 통해 dTBP2 의 직접적이고 강력한 비만세포 탈과립 억제능을 입증할 수 있었다. dTBP2 는 또한 p38 MAPK 신호 전달 경로를 억제할 뿐만 아니라, 비만 세포에서 리소좀 확장 및 세포내로의 칼슘 유입의 억제를 통해 dTCTP 로 유도되는 탈과립 및 히스타민 방출을 억제하는 것을 밝힐 수 있었다. 이를 근거로 비만세포 매개 질환인 아나필락시스에 dTBP2 가 좋은 약물로 적용할 것이라는 가설을 세웠으며, dTBP2 가 compound 48/80 으로 유도된 전신성 아나필락시스의 모델에서 사망률을 감소시키고 히스타민 방출 및 염증성 사이토카인 생성을 상당히 약화시킬 수 있음을 입증하였다.;Translationally controlled tumor protein (TCTP) has various roles in our body. When TCTP forms a dimer (dTCTP), it acts as a protein called histaminereleasing factor (HRF) that is involved in allergic diseases, and role of TCTP involved in allergic diseases has been focused. In part I, the role of TCTP in in severe asthma has been nvestigated. In bone marrow-derived mast cells (BMMCs), LPS increased intracellular dTCTP production and dTCTP secretion, and extracellular dTCTP subsequently increased the production of inflammatory cytokines and chemokines, ncluding IL-8, by human airway epithelial cells, BEAS-2B. In addition, dTCTP binding peptide 2 (dTBP2), a dTCTP inhibitor, specifically blocked the dTCTP-mediated signaling network from BMMCs to BEAS-2B and increased the amount of IκB in human airway epithelial cells, which led to inhibition of the nuclear translocation of NF-κB p65. Moreover, dTBP2 effectively attenuated OVA-LPS induced severe airway inflammation in vivo. dTBP2 decreased OVA-LPS induced immune cell infiltration, Th2/Th17 derivative cytokines production, and dTCTP secretion.Through these results, dTCTP generated from mast cells induces airway inflammation through the activation of airway epithelial cells, and dTBP2 was successfully treating severe asthma. In part II, the attenuation of TCTP in anaphylaxis has been focused. LPS increased the expression level of dTCTP in BMMCs and rapidly released dTCTP by compound 48/80, a polymer that promoting mast cell degranulation. The released dTCTP promoted degranulation of BMMCs and increased calcium influx, which is essential for degranulation. Furthermore, dTBP2 directly inhibited degranulation of BMMCs enhanced by compound 48/80, demonstrating the anti-anaphylactic activity of dTBP2. dTBP2 was also found to inhibit dTCTP-induced degranulation and histamine release through inhibition of lysosomal expansion and calcium mobilization in mast cells, including inhibition of the p38 MAPK signaling pathway. In addition, dTBP2 reduces the mortality of compound 48/80-induced mouse model of systemic anaphylaxis, and significantly decrease histamine release and inflammatory cytokine production during systemic anaphylaxis.