The Effect of ACE Inhibitors on the Gene Expression of Various Cytokines in Peripheral Blood Mononuclear Cells from Patients with Glomerular Diseases : TGF-β, IL-6, IL-10 and TNF-α

Abstract

Angiotensin Ⅱ(ANG Ⅱ) has been known to induce systemic and glomerular hypertension, which leads to renal tissue injury and progressive fibrosis of kidney. Some effects of ANG Ⅱ may be mediated by its effect on the cytokine synthesis. In the present study, we investigated the effect of ANG Ⅱ inhibition on the expression of various cytokines implicated in the pathogenesis and progression of the kidney disease. Blood samples of 11 patients with glomerulonephritis were obtained before the ACE inhibitor therapy and then while they were taking ACE inhibitors. Using peripheral blood mononuclear cells(PBMC) harvested from the samples, RT-PCR was performed to evaluate the changes in mRNA expression of TGF-β1, IL-6, TNF-α and IL-10. The ratios of target cytokines and β-actin were calculated. TGF-β1 mRNA expression was decreased in five pat ients after ANG Ⅱ inhibition with ACE inhibitors, while it was increased in the remaining six patients. ACE inhibitors consistently decreased IL-6 mRNA expression in all 11 patients. IL-10 expression was decreased in 4 patients, and increased in 3 patients after ANG Ⅱ inhibition. It was not expressed in 4 patients. TNF-α expression was increased in 8 patients, and decreased in only 1 patient. In two patients, it was not changed while on ACE inhibitors. Conclusion: ACE inhibitors attenuate IL-6 expression consistently in all 11 patients. This is the first-time demonstration of the in vivo inhibitory effect of ACE inhibitors on IL-6 mRNA expression in humans. The lack of significant suppression of TGF-β1 in PBMC suggests that the in vivo attenuating effect of ACE inhibitors on TGF-β1 may be derived from renal hemodynamic changes. The tendency of heightened expression of TNF-α confirms the previous investigations in which IL-6 was shown to down regulate TNF-α expression.

Ang iotensin Ⅱ(ANG Ⅱ)는 전신 혈압과 사구체 압력을 증가시키며 이로 인해 신조직의 손상과 신장의 진행성 섬유화를 일으킨다. ANG Ⅱ가 이런 효과를 나타내는 기전중 ANG Ⅱ가 cytokine의 합성에 영향을 주는 것이 하나의 기전으로 작용함이 알려져 있다. 여러 cy tokine중 특히 transforming grow th factor(T GF )- β는 여러 동물 실험에 의하면 ANG Ⅱ가 T GF - β의 생성을 자극하고, 이러한 자극 효과는 ang iot ensin converting enzyme(ACE) inhibitor에 의해 억제된다고 하나, 사람에 대한 연구는 없는 상태이다. 본 연구에서는 단백뇨를 보이는 사구체 신염 환자들을 대상으로 신장 질환의 병인과 진행에 관련되는 것으로 알려진 T GF- β를 포함한 여러 cytokine들의 유전자 발현을 ACE inhibitor 투여 전후로 비교해 보아 이런 cytokine들과 ACE inhibitor의 관계를 보고자 하였다. ACE inhibitor 투여 전후로 11명의 사구체 신염 환자들의 말초혈액 단핵세포를 분리하여 RT - PCR을 시행후 T GF- β1, interleukin(IL)- 6, IL- 10, tumor necrosis factor(T NF)- α에 대한 mRNA의 발현을 조사하였고 각 cytokine들과 β- actin의 비를 계산하였다. ACE inhibitor 투여후 T GF - β1의 mRNA 발현은 11명의 환자중 5명에서만 감소되었고 나머지 6명의 환자에서는 증가되었다. IL- 6의 mRNA는 11명의 환자 모두에서 그 발현이 감소되는 결과를 보였다. IL- 10은 4명에서는 감소, 3명에서는 증가하였으며 나머지 4명에서는 IL- 10의 mRNA의 발현이 없었다. T NF - α는 1명에서는 mRNA의 발현이 감소되었으나 8명에서는 증가되었고 2명에서는 ACE inhibitor 투여후 변화를 보이지 않아 전체적으로는 증가하는 경향을 보였다. 결론적으로 IL- 6는 모든 환자에서 ACE inhibitor 투여후 그 발현이 감소하여, ACE inhibitor가 사구체 신염의 진행을 완화시키는데 IL- 6가 한 역할을 할 것으로 생각된다. 다른 시험관 연구 결과와는 달리 ACE inhibitor 투여 T GF- β1의 발현이 말초혈액 단핵세포에서 감소하지 않은 것으로 보아, ANG II가 T GF - β에 대해 직접적인 자극을 하기보다는 중간에 어떤 혈역학적 요인이 작용할 것으로 생각된다.T NF- α의 발현이 증가되는 것은 ACE inhibitor가 IL- 6의 발현을 감소시킨데 대한 2차적인 반응으로 생각된다.