Inhibitory effects of deer antler herbal-acupuncture solution on cathepsin S and L activity in RA model mice : 녹용약침액이 RA 모델 생쥐의 자가항원제시형 cathepsin S 및 L 활성도 억제에 미치는 효과

국문 초록 (Abstract)

시스테인 단백분해 효소인 cathepsin는 인간과 생쥐의 항원제시세포에서 Ⅱ형 주적합항원 불변사슬(MHC class Ⅱ invariant chain)의 분해에 관여한다. 본 연구에서는 면역 부활 활성의 효과가 있는 것으로 알려진 녹용 약침액이 류마티스 관절염 생쥐 모델의 골조직 세포(연골과 활액 세포) 유래 cathepsin 활성 억제에 미치는 영향을 검토하였고, 류마티스 관절염 생쥐 모델에서의 자가 항원의 제시와 조직특이 자가 면역 질환에 대한 cathepsin 활성 억제의 의의를 알아보았다.
류마티스 관절염 동물모델은 BALB/c계 생쥐를 생후 3일에 흉선 적출(3d-Tx)을 시행하여 만들었다. 모든 3d-Tx BALB/c계 생쥐는 골조직 세포에서 3주령부터 자가면역 병변이 유발되었고, CD4+ T 임파구에 의해 중개되는 질환은 만성적으로 진행되었다.
각 장기에서 cathepsin S와 L의 활성은 녹용 약침액으로 인하여 농도 의존적으로 억제되었다. 생쥐 모델의 임파절 세포와 비장 조직으로 시행한 녹용의 T-세포 특이 자가 항원 반응에 대해 임파절 세포에서 녹용의 유의한 억제 효과가 농도 의존적으로 관찰되었고, 비장에서는 관찰되지 않았다. 녹용은 Con A에 의한 T임파구의 증식을 저해하지 않았고, T임파구 특이 자가 항원 반응의 불활성화에는 녹용 약침액 10∼20㎍/㎖의 용량으로 충분하였다. 한편 T-세포 특이 자가항원 반응은 녹용 처치군의 임파절 세포에서 유의성 있게 억제되었다. 따라서 생체 내 cathepsin S와 L의 억제는 류마티스 관절염 모델에서 자가 항원 제시능과 장기 특이적 자가 면역 반응에 영향을 주고 있음을 알 수 있다.
이러한 실험결과는 시스테인 단백분해 효소인 cathepsin S와 L의 선택적 억제가 류마티스 관절염과 같은 자가 면역 질환에 대한 유효한 치료법임을 시사한다. 그리고 녹용이 인간의 류마티스 관절염 치료에 잠재적 항염증 및 관절염 억제 약물로서 사용 될 수 있음을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Dear antler (Cervus korean TEMMINCK var. mantchuricus Swinhoe) used for traditional immunosuppressive and immuno-activating action. The effect of deer antler herbal-acupuncture(DAH) solution, prepared by water extract method, on cathepsin activities in bone tissues (cartilage and synovial) cells from mouse rheumatoid arthritis (RA) model was studied. The cysteine endoprotease cathepsin mediates degradation of the MHC class Ⅱ invariant chain (Ii) in human and mouse antigen-presenting cells. The studies described here examine the functional significance of cathepsin inhibition on autoantigen presentation and organ-specific autoimmune diseases in a murine model for RA.
An animal model for RA in BALB/c mice thymectomized 3 days after birth (3d-Tx) was constructed. All 3d-Tx BALB/c mice developed autoimmune lesions in the bone tissue cells, starting at 3 weeks of age, and the disease mediated by CD4+ T cells was chronic and progressive. Significant inhibitory effects of DAH solution on cathepsin S and L were observed in each organ in a dose-dependent manner. Moreover, we confirmed that cathepsin S and L activity in each organ were clearly inhibited by DAH solution. When we examined the inhibitory effects of DAH solution against autoantigen-specific T cell responses in vitro, in regional lymph node cells, but not in spleens, from model mice, a significant inhibitory effect of DAH solution was observed in a dose-dependent manner. DAH solution do not block T cell proliferation to Con A, indicated that the dose of DAH solution 10 to 20 ㎍/㎖ was sufficient to inactivate the autoantigen-specific T cell responses in vitro. In vivo therapeutic effects of DAH solution were examined in a murine model for RA, autoantigen-specific (C-Ⅱ-specific) T cell response were significantly inhibited in LNCs from DAH solution-treated mice. Thus, inhibition of cathepsin S and L in vivo alters autoantigen presentation and development of organ-specific autoimmunity in RA model.
These data identify selective inhibition of cysteine protease cathepsin S and L as a potential therapeutic strategy for autoimmune disease process such RA. Thus, DAH solution will served as a potent anti-inflammatory and anti-arthritic agents for treatment of human RA.

목차 (Table of Contents)

• Contents
• Abstract = 1
• Ⅰ. Introduction = 3
• Ⅱ. Materials and Methods = 5
• 1. Materials = 5
• 2. Animals = 5
• 3. Measurement of endogenous cathepsin activities = 5
• 4. In vivo treatment with DAH solution = 7
• 5. Histology = 7
• 6. Proliferation assay = 7
• 7. Primary culture of mouse bone cells = 8
• 8. Detection of serum autoantibodies against collagen = 8
• 9. Confocal immunofluorescence analysis = 9
• 10. Protein determination = 10
• 11. Analytical methods = 10
• 12. Statistical analysis = 10
• Ⅲ. Result = 11
• 1. Effect of DAH solution on endogenous activities of cathepsin in tissue samples = 11
• 2. Inhibitory effect of a DAH solution as cathepsin on proliferative T-cell response to autoantigen = 14
• 3. Effect of in vivo administration of DAH solution on autoantigen-specific(C-Ⅱ-specific) T cell proliferation in LNCs, compared with controls = 17
• Ⅳ. Discussion = 19
• References = 23
• 국문초록 = 26