Alcohol consumption contributes ROS production by CYP2E1 in mitochondria and recent studies show that mitochondrial double-stranded RNA (mtdsRNA) produced by ROS affects antiviral signaling. Hepatic extracellular vesicles (EVs) can be an intercellular modulator when released into extracellular milieu. Here, we report alcohol increases mtdsRNA and stimulates toll-like receptor 3 (TLR3) in Kupffer cells (KCs), enhancing IL-17A production in $\gamma \delta$ T cells in alcoholic liver disease (ALD). ALD was induced by binge ethanol drinking in wild-type (WT) and TLR3 knock-out mice with or without Kupffer cell depletion by clodronate. In intracellular cytokine analysis, IL-17A producing cells were analyzed among liver mononuclear cells (MNCs). To investigate DMSE 20165395
이준희. 알코올성 간질환에서 엑소좀 내 미토콘드리아 이중 가닥 리보핵산 매개 톨-유사 수용체 3 활성화를 통한 쿠퍼세포의 역할 규명. 의과학대학원. 2020년. 57+ⅲ 쪽. 지도교수: 정원일. (영문 논문) Jun-Hee Lee. The Role of Exosomal Mitochondrial Double-Stranded RNA-Mediated Activation of Toll-Like Receptor 3 in Kupffer Cells in Alcoholic Liver Disease. Graduate School of Medical Science and Engineering. 2020. 57+iii pages. Advisor: Won-Il Jeong. (Text in English)
the presence of mtdsRNA, immunofluorescent staining and RNA sequencing were performed in exosomes. After binge ethanol drinking, $\gamma \delta$ T cells were the most IL-17A-producing cells and the expression of IL-1$\beta$ increase in KCs. IL-17A production in $\gamma \delta$ T cells was significantly decreased when KCs were depleted by clodronate. EVs isolated from EtOH-treated hepatocytes increased the expression of IL-1$\beta$ in KCs. The expression of PNPase, an RNA restricting enzyme, was significantly decreased in ethanol-treated livers. We found accumulation of dsRNA in mitochondria of ethanol-treated hepatocytes by J2 immunostaining and entrapment of J2 foci in exosomes when treated into KCs. We identified enrichment of small-sized RNA in exosomes by Bioanalyzer analysis. When ablated TLR3 in KCs, IL-17A decreased in $\gamma \delta$ T cells after binge drinking. In RNA sequencing data, exosomes contain small-sized RNA contents from mitochondrial origin. MtdsRNA generated by ethanol-induced suppression of PNPase transffered into nearby KCs and TLR3 activation through exosomal delivery. Consequently, increased IL-1$\beta$ in KCs augments IL-17A production in $\gamma \delta$ T cells in ALD. Therefore, mtdsRNA and TLR3 may function as novel therapeutic targets in ALD.
최근 알코올성 간질환의 발생에 있어서 알코올 대사의 이상에 초점이 맞추어져 있던 과거와는 다르게 실질세포인 간세포와 비실질세포 간의 상호작용의 중요성이 보고되고 있다. 비실질세포 중 간 내 상주하는 대식세포인 쿠퍼세포는 알코올성 간질환의 병리 과정에 중요한 영향을 미치는 세포이다. 또한 간 내 다양한 면역세포와의 상호작용을 통해서도 알코올성 간질환의 발생과 진행에 영향을 미친다는 것이 알려져 있고, 이 중 감마델타 티 세포의 염증성 반응과 같은 선천성 면역 반응의 관여함이 보고된 바 있다. 하지만 알코올성 간질환에서 쿠퍼세포가 감마델타 티 세포를 조절하는 기전과 쿠퍼세포 내 톨-유사 수용체 3의 리간드가 무엇인지에 대해서는 잘 연구되지 않았다. 본 연구에서는, 쿠퍼세포가 간 내 감마델타 티 세포의 염증성 기능을 조절함으로써 알코올성 간질환의 발병 기전에 중요한 역할을 하고, 이 역할은 쿠퍼세포 내 톨-유사 수용체 3과 엑소좀 내 미토콘드리아 유래 이중 가닥 리보핵산과의 상호작용을 통해 조절됨을 규명하였다. 또한 미토콘드리아 유래 이중 가닥 리보핵산은 리보핵산 분해효소의 일종인 폴리뉴클레오티드 포스포릴라아제가 알코올에 의해 억제되어 축적이 되고, 엑소좀 내에 탑재되어 인접한 쿠퍼세포에 운반되어 톨-유사 수용체 3에 작용하는 기전을 연구하였다.
