cDNA microarray Analysis Identifies Symptom-Associated Chemokine Genes in Behcet's Disease Mouse Model

Abstract

Behcet's disease(BD), a chronic inflammatory disease, is characterized by intraocular inflammation, oral ulcers, genital ulcers, skin lesions and additional accompanying changes. A developing aspect of BD is reached until eye symptoms are present from early mucocutaneous symptoms via arthritic and neurological symptoms, or systemic symptoms are present at the same time. BD eye symptom in particular represents a systemic results from a serious sequela. To understand these serious changes of symptoms, this study tried to observe differences in gene expression that correlated to BD mucocutaneous symptoms turning into BD eye symptoms. We used the BD mouse model infected with herpes simplex virus composed of typical BD mucocutaneous symptomatic mice without ocular symptoms(BD skin), BD ocular symptomatic mice with mucocutaneous symptoms(BD eye), and asymptomatic mice despite HSV inoculation(BD inactive). Using Japanese criteria with minor modification, We classified the mice by one major and one minor symptom. Using peripheral blood mononuclear cells from each group, a cDNA microarray was performed. microarray chips were composed of 7,744 mouse genes. The BD skin group was compared with the BD eye group, and BD inactive group. The genes expressed differently and we selected genes of related to inflammation out of the 7,744 genes, those confirmed by reverse transcriptase-polymerase chain reaction(RT-PCR). The results were reconfirmed via protein expressions coupled with immunohistochemistry and western blot analysis. CCL28 was newly discovered in PBMC of BD skin. In the skin region, CCL28 was observed in sabaceous glands and corneous tissue. CCL28 was higher in BD skin than BD inactive and BD eye. In the receptor of CCL28, CCR10 was higher in BD skin and BD eye than BD inactive regions of skin inflammation. CCR3 was higher in PBMC of BD eye than BD inactive and BD skin. However, CCR7 was lower in BD skin relative to BD inactive and BD eye. The expression patterns of CCL19, a ligand of CCR7, was similar to CCR7 in lymph nodes. The expression patterns of CCL21, a ligand of CCR7, was expressed similarly among groups within the germinal center and lymphatic vessel of the lymph node. These results suggest CCR7, CCL28, their receptor and ligands are related to BD symptom patterns in our mouse model.

베체트병은 만성 염증질환으로 재발성 구강궤양, 외음부궤양, 피부 및 안증상 등이 특징인 질병이다. 베체트병은 여러 증상들이 동시에 발병하거나 초기 피부점막증상이 호전과 악화를 거듭하다 관절증상, 안증상, 신경계증상까지 발전할 수 있다. 특히 안증상은 대표적인 베체트병 주증상으로 실명이라는 심각한 후유증을 초래할 수 있다. 이러한 심각한 안증상의 발현을 예측할 수 있는 방법으로, 본 연구에서는 피부점막증상과 안증상의 병변에서 나타나는 차이를 관찰하고자 하였다. 본 연구에서는 herpes simplex virus을 이용하여 만든 베체트병 마우스 모델을 이용하였다. Japanese criteria 방법에 따라 주증상 1개와 부증상 1개를 가진 마우스를 베체트병 마우스로 분류하였고, 이 중 피부점막증상만을 보이는군, 안증상을 보이는군, 무증상군을 대상으로 하였다. 각 증상군의 말초혈액 단핵구(peripheral blood mononuclear cell; PBMC)에서 cDNA microarray을 실시하여 무증상군-피부증상군 그룹과 피부증상군-안증상군 그룹에 대한 7천 400개의 유전자의 발현 양을 조사하였다. 그 중 염증관련 의미 있는 유전자들은 역전사-중합효소 증폭반응으로 다시 확인한 후 면역조직화학법과 Western Blot 및 FACS analysis을 통하여 의미 있는 단백질의 발현정도를 확인하였다. 그 결과 cDNA microarray에서 피부점막증상군은 무증상군에 비해 CCL28과 CCR5의 발현은 높게, CCR7은 피부증상군에서 낮게 나타났다. 피부증상군과 안증상군 사이에서는 CCL28은 피부증상군에서 높게, CCR7은 안증상군에서 높게 나타났다. CCR5은 피부증상군과 안증상군 거의 동일한 수준이였다. CCR5, CCR7, CCL28의 역전사 중합효소 증폭반응 결과 CCL28은 피부증상군에서만 높게 나타났고, CCR5의 발현도 피부증상군과 안증상군 동일하게 발현하지만 무증상군보다는 높게 발현되었고, CCR7의 발현은 무증상군에 비해 피부증상군에서 낮게 발현되었고 안증상군은 무증상군과 비슷하게 발현이 되었다. 림프절에서 CCR7의 발현은 피부증상군에서 무증상군과 안증상군에 비해 낮게 관찰되었고 안증상군은 무증상군과 비슷한 발현을 보였다. CCL19는 림프절의 medullary sinus에 대부분 발현하였고 피부증상군에서 가장 낮게 발현을 하였다. CCL21은 보통 림프절의 germinal center 부분이나 혈관에서 관찰되었지만 각 증상들 간에 별다른 차이는 보이지 않았다. 피부조직에서 CCL28의 발현은 모든 군에서 특이적으로 피지선부분과 각질층에 존재하는 것이 발견되었다. 특이하게 피부증상의 염증부위 주변의 피지선과 피부상피층에서의 CCL28은 정상보다 현저하게 낮게 관찰되었다. CCL28의 수용체인 CCL10은 무증상군보다 염증증상이 있는 피부조직에서 높은 발현을 가졌다. PBMC에서 CCL28의 또 다른 수용체인 CCR3는 FACS와 RT-PCR의 결과 무증상군보다 안증상군에서 높았으며, 피부증상군은 안증상군에 비해 낮았다. 이상의 결과로, CCL28, CCR7과 CCR3은 안증상 발현에 중요한 역할을 하는 요인이 될 것으로 추측된다.