Tim-3は上皮細胞におけるPI3K/Akt経路を介してリポ多糖類誘発性肺上皮バリア機能障害に対抗するマクロファージの能力を制御している

Tim‑3 regulates the ability of macrophages to counter lipopolysaccharide‑induced pulmonary epithelial barrier dysfunction via the PI3K/Akt pathway in epithelial cells.

• Yuntao Zhang
• Wang Zhang

抄録

肺上皮バリア機能不全は、主に上皮細胞の遊走障害によって引き起こされる肺損傷の重要な病理学的構成要素である。さらに、肺胞内のマクロファージ-上皮の相互作用は、いずれかの上皮バリア機能を保護または損傷する可能性があります。リポ多糖（LPS）誘発上皮バリア機能不全に対する異なるマクロファージサブタイプ、M1とM2の効果を調査するために、M1とM2マクロファージをLPS損傷肺上皮細胞（MLE-12）を治療するために使用しました。バリア機能は、細胞単分子膜透過性、T細胞免疫グロブリンムチン3（Tim-3）小干渉RNA、抗マウスTim-3をモニタリングすることで評価した。3抗体を用いて、内因性Tim-3のノックダウンまたはブロックを行い、LPSを投与したMLE-12細胞におけるマクロファージを介したバリア保護におけるTim-3の役割を検証した。LY294002を用いてPI3Kの活性を阻害し、上皮細胞の修復におけるPI3K/Aktシグナル伝達経路の役割を検証した。その結果、LPS処理した上皮MLE-12細胞とM1マクロファージとの共培養では、細胞移動が減少し、透過性が促進されるのに対し、M2マクロファージとの共培養では逆の効果が得られることが明らかになった。マクロファージのT細胞免疫グロブリンムチン3（Tim-3）シグナルと上皮細胞のPI3K/Aktシグナルをブロックすることで、M2マクロファージが供給するバリア保護が消失することが明らかになった。マクロファージのM2分極を維持するTim-3は、マクロファージが介在するバリア修復プロセスの重要な構成要素であり、M2マクロファージは上皮細胞におけるPI3K/Aktシグナリングを調節し、その結果、細胞移動を回復させることで肺上皮バリア機能を強化することになる。

Pulmonary epithelial barrier dysfunction is a critical pathological component of lung injury, caused primarily by impaired epithelial cell migration. Moreover, macrophage‑epithelial interactions in pulmonary alveoli may either protect or damage epithelial barrier function. To investigate the effects of different macrophage subtypes, M1 and M2, on lipopolysaccharide (LPS)‑induced epithelial barrier dysfunction, M1 and M2 macrophages were used to treat LPS‑injured musculus lung epithelial cells (MLE‑12). Barrier function was evaluated by monitoring cell monolayer permeability, T‑cell immunoglobulin mucin 3 (Tim‑3) small interfering RNA and anti‑mouse Tim‑3 antibody were used to knockdown or block endogenous Tim‑3, to verify the role of the Tim‑3 in macrophage‑mediated barrier protection in LPS‑injured MLE‑12 cells. LY294002 was used to inhibit the activity of PI3K to verify the role of the PI3K/Akt signaling pathway in the restoration of epithelial cell. The present results revealed that co‑culture of LPS‑treated epithelial MLE‑12 cells with M1 macrophages decreased cell migration and promoted permeability, whereas co‑culture with M2 macrophages caused the opposite effects. It was determined that blocking T‑cell immunoglobulin mucin 3 (Tim‑3) signaling in macrophages and PI3K/Akt signaling in epithelial cells eliminated the barrier protection supplied by M2 macrophages. Tim‑3, which maintains macrophage M2 polarization, is a key component of the macrophage‑mediated barrier‑repair process, while M2 macrophages regulate PI3K/Akt signaling in epithelial cells, which in turn enhances pulmonary epithelial barrier function by restoring cell migration.