Tonsil-Derived Mesenchymal Stem Cells Alleviate Skin Inflammation by Modulating Neutrophil Extracellular Trap and T Cell Migration

Abstract

피부 염증은 T세포와 호중구 등 다양한 면역세포 간의 복잡한 상호작용에 의해 조절된다. 중간엽 줄기세포는 강력한 면역조절 기능을 지니고 있으며, 편도 유래 중간엽 줄기세포가 염증성 피부질환에서 호중구 세포외 덫 형성 및 T세포 이동을 어떻게 조절하는지 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 2,4-디니트로클로로벤젠(DNCB)로 유도한 피부 염증 마우스 모델에서 편도선 유래 중간엽 줄기세포의 치료 효과와 그 기전을 규명하고자 하였다. 편도선 유래 중간엽 줄기세포를 정맥주사로 투여한 후, 조직학적 분석, 유세포분석, 면역염색, 마이크로어레이, 호중구 세포외 덫 형성 및 T세포 이동 분 석을 통해 염증 정도와 면역세포 변화를 평가하였다. 편도선 유래 중간엽 줄기세포 투여군에서는 표피 두께 감소와 호중구 침윤 억제 등 피부염증이 유의하게 완화되었으며, 생체 외 실험에서는 호중구 세포외 덫 형성이 촉진되었으나 생체 내 실험에서 호중구 축적이 감소하는 결과를 보였다. 또한 편도선 유래 중간엽 줄기세포는 피부와 2차 림프기관에서 T세포 아형 분포 및 활성 상태를 조절하였다. 유전자 발현 분석 결과, 편도선 유래 중간엽 줄기세포는 염증 및 호중구 기능과 관련된 다양한 신호경로를 조절하였으며, 호중구 세포외 덫 형성과 면역세포 이동에 관여하는 경로가 포함되어 있었다. 특히 편도선 유래 중간엽 줄기세포의 T세포 이동 조절 효과는 호중구의 존재에 따라 달라지는 등 면역세포 간 복잡한 상호작용이 시사되었다. 본 연구 결과는 편도선 유래 중간엽 줄기세포가 호중구 세포외 덫 형성 및 T세포 이동을 조절하여 피부 염증을 완화하는 새로운 면역조절 기전을 제시하며, 염증성 피부질환 치료를 위한 세포 기반 치료제로서의 가능성을 뒷받침한다.;Skin inflammation is driven by complex interactions among immune cells, particularly T cells and neutrophils. Mesenchymal stem cells (MSCs) possess strong immunomodulatory properties, but the precise roles of tonsil-derived MSCs (T-MSCs) in regulating Neutrophil Extracellular Trap (NET) formation and cell death, as well as T cell migration in inflammatory skin conditions remain poorly understood. In this study, the therapeutic effects and underlying mechanisms of T-MSCs were evaluated in a 2,4- dinitrochlorobenzene (DNCB)-induced skin inflammation model, focusing on NET formation and T cell migration. T-MSCs were administered intravenously to mice with DNCB-induced skin inflammation, and inflammation severity and immune cell dynamics were assessed through histological analysis, flow cytometry, immunostaining, microarray profiling, NET formation assays, and T cell migration assays. T-MSC treatment alleviated DNCB-induced skin inflammation, as evidenced by diminished epidermal thickness and neutrophil infiltration. While T-MSCs promoted NET formation in vitro, they reduced neutrophil accumulation in vivo. T-MSCs also modulated T cell subset distribution and activation status in the skin and secondary lymphoid organs. Gene expression profiling revealed that T-MSCs modulated pathways associated with inflammation and neutrophil function, including those involved in immune cell trafficking and NET formation. Furthermore, T-MSCs enhanced T cell migration, although this effect was influenced by the presence of neutrophils, indicating a complex interplay between immune cells. These findings demonstrate that T-MSCs exert anti-inflammatory effects in DNCB-induced skin inflammation by modulating NET formation and T cell migration, unveiling a novel immunoregulatory mechanism and supporting their therapeutic potential for treating inflammatory skin diseases.