NOD 생쥐로 부터 분리한 베타세포 특이 CD8+T 임파구
Beta-Cell Cytotoxic CD8+T Cells From Nonobese Diabetic Mice
소속 상세정보
박병주/Byung Ju Park
KMID : 0357119950170040345
Abstract
당뇨병에는 2종류가 알려져 있으니 하나는 어린이에서 많이 발생되는 제1형 당뇨병으로
인슐린의존형 당뇨병(type I diabetes, insulin dependent diabetes mellitus, IDDM)이고 다른
하나는 성인 비만환자에서 주로 발생되는 제2형 당뇨병으로 인슐린 비의존형 당뇨병(type II
diabetes, non-insulin dependent diabetes mellitus, NIDDM)다. 인슐린의존형 당뇨병은 유전
적 및 자연환경 요인의 상호복합작용에 의하여 면역체계에 이상을 초래하는 자가면역질환의
일종으로서 인슐린 의존형 당뇨병의 대부분의 환자에서는 인슐린을 분비하는 췌장베타세포
의 파괴에 의한 인슐린분비기능의 저하와 고혈당의 동일한 병적소견을 나타낸다.
NOD(non-obese diabetes) 흰쥐는 인슐린의존형 당뇨병의 연구에 가장널리 이용되는 매우
유용한 동물 모델이다. 당뇨병의 발발에 세포성면역의 관여가 널리 알려져 있고 인슐린을
분비하는 췌장 베타세포의 파괴에 의하여 당뇨병이 발발하는 바 당뇨병의 병리기전을 연구
하는데 있어서는 T 임파파구에 관한 연구가 필수적이다. 자발적으로 발생하는 이슐린의존형
당뇨병의 동물모델인 nonobese diabetic(NOD) 생쥐에 자외선조사하여 면역기능을 저하시킨
후 당뇨병전구기간에 또는 당뇨병에 걸린 생쥐로부터 획득한 uncloned splenocyte를 사용한
adoptive transfer 실험에서 베타세포의 파괴는 T 임파구 의존적이었다. 또한 면역기능이 저
하된 athymicnude NOD 생쥐 또는 severe combined immunedeficient (SCID)-NOD 생쥐에
서의 adoptive transfer 실험에도 당뇨병을 유발키위해서는 CD4+ 및
CD8+T 임파구가 함께 필요하였다.
그러나, 당뇨병 발병과정에 있어서 각 T 임파구 subset의 역활은 명확히 알려진 바 없을
뿐만 아니라 커다란 논쟁거리로 거론되고 있는 실정이다. 당뇨병에 이환된 NOD생쥐로 부터
의 uncutoned CD4+splenocytes를 SCID-NOD 생쥐에 정맥 주사하면 insulitis
및 당뇨병을 유발할수 있으며, 또한 islet-reactive CD4+T 임파구클론은 어린
NOD생쥐에서 당뇨병발발을 앞당기며, 당뇨병에 걸리지 않는 생쥐에 이식한 islets의 파괴를
유도하며, neonates에서 당뇨병의 발발을 유발하며, 자외선 조사한 NOD생쥐에
CD8+T 임파구클론과 함께 주사하면 당뇨병을 옮길 수 있다. 위와 같은 연구
는 활성화된 islet-reactive CD4+T 임파구가 in vivo에서 당뇨병을 유발할수
있는 능력을 지님을 설명할 뿐만 아니라 인슐린 의존형 당뇨병에서 베타세포의 파괴가
CD8+T 임파구의 존재없이도 일어 날수 있을 뿐만아니라 대부분
CD4+T 임파구에 의해서 일어남을 시사한다. CD8+T 임파구가
결핍된 β,-microglobulin 결핍 NOD 생쥐에서는 당뇨병뿐만 아니라 insulitis도 발생되지 않
는다는 보고와 당뇨병에 걸리기 직전의 NOD 생쥐로부터 분리한 순수한
CD4+splenocytes는 SCID-NOD 생쥐에서 당뇨병 발병능력이 없다는 보고와
같은 또 다른 연구들은 인슐린의존형 당뇨병에서의 MHC class Irestricted
CD4+T 임파구의 활성화 및 islets 내로의 끌어들이는데 있다라는 가설을 이
끌어 낸다.
그러나 이같은 해석들은 여러 다른 관찰에서는 일치되지 않는다. 즉 당뇨병에 이환된
NOD 생쥐에서 회득한 splenic CD8+T 임파구뿐만 아니라 당뇨병에 막바로
이환된 NOD생쥐에서 분리한 islets에서 유래한 베타세포특이 cytotoxic T lymphocyte(β
-CTL) 클론들은 당뇨병에 이환된 NOD 생쥐로부터 분리한 insulitis를 유발할수 있는
CD4+T 임파구들과 함께 주사하지 않는 한 athymic NOD나 자외선조사한 성
숙 NOD생쥐에서 inswitis및 당뇨병을 초래할 수 없다. 더 나아가서 당뇨병에 걸리기 직전
의 NOD 생쥐로부터 획득한 순수한 CD4+splenocytes는 SCID-NOD 생쥐에서
CD8+T 임파구가 없음에도 당뇨병을 일으키지 는 못하나 insulitis는 초래할수
있었다. 따라서 CD8+T 임파구는 초기 insulitis부위에서 당뇨병을 유발키위
해 필요할 뿐 CD4+T 임파구를 islets내로 끌어들이는데는 관여 하지 않는다
고 볼수있다. 다른 한편으로는 성숙생쥐의 islet 내로 CD8+T 임파구 및 β
-CTL 클론들을 끌어들이는데에 CD4+T 임파구가 필요하다고 볼수 있다. 결
론적으로 인슬린 의존형 당뇨병에서 최종적인 베타세포의 파괴는 적어도 부분적으로나마
CD8+ cytotoxic T 임파구가 관여함을 일러준다.
우리는 당뇨병에 막 바로 이환된 NOD생쥐의 islets내에는 베타세포독성의
CD8+T 임파구가 항상 존재함을 보고한바 있으며, 자외선을 조사한 NOD 생
쥐에 splenic CD4+T 임파구와 β-CTL클론을 함께 주사해야만이 당뇨병을
유발함을 보고한 바 있다. 자발적인 인슐린의존형 당뇨병의 발발시 CTL들이 제한된 가지수
의 target antigens 을 인식하여 islets내로 들어오는 것인지의 여부를 확인코자 당뇨병에 걸
리기 직전 및 직후의 NOD 생쥐의 췌장 islets로 부터 분리한 CD8+ CTL
lines및 clones의 T cell receptor(TCR) α 및 β사슬의 유전자를 sequencing 하였다. MHC
class I-restricted beta cell-cytotoxic CD8+T 임파구는 islet-reactive
CD4+T 임파구클론과는 다르게 높은 동질성이 있는 TCR α및 또는 β사슬의
CDR-3배열순서를 사용하는바 베타세포 표면의 antigenic determinants의 제한된 가지수만
을 인식하지 않는가 시사하고 있다.
#초록#
Insulin-dependent diabetes mellitus(IDDM) in nonobese diabetic(NOD) mice results
from a cell-mediated autoimmune process against pancreatic beta-cells. MHC class
I-restricted beta-cell-cytotoxic CD8+T lymphocytes(CTLs) are present
consistently in islets of prediabetic and diabetic NOD mice. Most of these islet derived
CTLs lost their beta cell cytotoxic activity within 6 months of culture. To determine
whether CTLs recruited to pancreatic islets recognize a rutstricted set of local antigens,
we sequenced TCR-α and TCR-β cDNA generated by anchor PCR from
CD8+ CTL lines and clones derived from islets of 10 different NOD mice.
These CTL lines were oligoclonal, but did not show skewed Vα, Vβ, Jα or Jβ gene
usuage when compared with CD8+ spleen T cells. However, of the 26
different CTL-derived TCR-α sequences from all of these CTL lines and clones,
17(65%) used one of three highly related, N region-encoded, CDR3 motifs. Motifs 1 and
2(7 clonotypes each) contained a hydrophobic amino acid followed by Arg and a
negatively charged or a polar residue(Asn or Gly), respectively. Motif 3(3 clonotypes)
was x-Arg-Gly In 12 of these 17 rearrangements, the core sequence was followed by
Tyr or Ser, By contrast, none of 31 different TCR-β rearrangements used by
CD8+spleen T cells encoded motifs 1 or 2, and only one encoded motif 3.
Different TCR-β rearrangements within individual lines also used homologous CDR3
sequences, but these sequences varied between lines. Skewed TCR-α CDR3 usuage by
islet-derived CTLs was substantiated further by isolation of CTL, clones transcribing
highly homologous TCR-G, but different TCR-β, rearrangements. These data suggest
that CTLs recruited to pancreatic islets during spontaneous IDDM recognize a restricted
set of beta-cell autoantigenic determinants.
키워드
IDDM; NOD mouse; CTL; TCR.;
원문 및 링크아웃 정보
등재저널 정보