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PTPN2はマクロファージと腸管上皮細胞の相互作用を制御し、腸管バリア機能を促進する
PTPN2 Regulates Interactions Between Macrophages and Intestinal Epithelial Cells to Promote Intestinal Barrier Function.
PMID: 32652144 DOI: 10.1053/j.gastro.2020.07.004.
抄録
マクロファージが腸管上皮細胞（IEC）のバリア特性を調節するメカニズムは、あまり理解されていない。タンパク質チロシンホスファターゼ非受容体2型（PTPN2）は、炎症による障害からIECバリアを保護し、マクロファージの機能を制御している。我々は、PTPN2がIECとマクロファージの相互作用を制御して腸管バリア機能を維持しているかどうかを調べた。
BACKGROUND & AIMS: The mechanisms by which macrophages regulate intestinal epithelial cell (IEC) barrier properties are poorly understood. Protein tyrosine phosphatase non-receptor type 2 (PTPN2) protects the IEC barrier from inflammation-induced disruption and regulates macrophage functions. We investigated whether PTPN2 controls interactions between IECs and macrophages to maintain intestinal barrier function.
方法:
ヒトIEC（Caco-2BBe/HT-29.cl19a細胞）およびマウスエンテロイドモノレイヤーを、それぞれヒトマクロファージ（THP-1、U937、炎症性腸疾患[IBD]患者由来の一次単球由来マクロファージ）またはマウスマクロファージと共培養した。バリア機能（transepithelial electrical resistance [TEER]および4 kDa蛍光標識デキストラン[FD4]またはロダミンB-デキストラン70 kDaに対する透過性）とマクロファージの分極を評価した。PTPN2を骨髄細胞特異的に欠失させたマウス（Ptpn2-LysMCreマウス）およびPtpn2を欠失させていないマウス（コントロール）の腸組織を分析した；一部のマウスにはインターロイキン6（IL6）に対する中和抗体を注射した。タンパク質は、マクロファージおよび／またはIECで小型ヘアピンRNAでノックダウンされた。
METHODS: Human IEC (Caco-2BBe/HT-29.cl19a cells) and mouse enteroid monolayers were co-cultured with human macrophages (THP-1, U937, primary monocyte-derived macrophages from patients with inflammatory bowel disease [IBD]) or mouse macrophages, respectively. We assessed barrier function (transepithelial electrical resistance [TEER] and permeability to 4 kDa fluorescently labeled dextran [FD4] or rhodamine B-dextran 70 kDa) and macrophage polarization. We analyzed intestinal tissues from mice with myeloid cell-specific deletion of PTPN2 (Ptpn2-LysMCre mice) and mice without disruption of Ptpn2 (controls); some mice were given injections of a neutralizing antibody against interleukin 6 (IL6). Proteins were knocked down in macrophages and/or IECs with small hairpin RNAs.
結果:
マクロファージおよび/またはIECのいずれかでPTPN2をノックダウンすると、IECモノレイヤーの透過性が増加し、両細胞型からノックダウンすると相乗効果があり、マクロファージとIECの共培養では炎症性マクロファージの発育が増加した。Ptpn2-LysMCreマウスの結腸扁桃腺前庭では、炎症性マクロファージが有意に増加し、これらのマウスは、FD4に対するin vivoおよびex vivo結腸透過性が増加し、ex vivo結腸TEERが減少した。ナノストリング解析により、Ptpn2-LysMCreマウスの結腸マクロファージにおけるIL6の発現が有意に増加していることが明らかになった。IL6ブロッキング抗体は、PTPN2欠損マクロファージの効果を逆転させ、培養中およびPtpn2-LysMCreマウスのIECモノレイヤーの透過性を低下させた。この疾患に関連する一塩基多型（PTPN2 rs1893217）を持つIBD患者のマクロファージは、マウスのPTPN2欠損マクロファージと同じ特徴を持ち、ヒトIECまたはマウスエンテロイドモノレイヤーとの共培養ではTEERの低下と透過性の増加が見られましたが、抗IL6により回復しました。
RESULTS: Knockdown of PTPN2 in either macrophages and/or IECs increased the permeability of IEC monolayers, had a synergistic effect when knocked down from both cell types, and increased development of inflammatory macrophages in macrophage-IEC co-cultures. Colon lamina propria from Ptpn2-LysMCre mice had significant increases in inflammatory macrophages; these mice had increased in vivo and ex vivo colon permeability to FD4 and reduced ex vivo colon TEER. Nanostring analysis revealed significant increases in expression of IL6 in colon macrophages from Ptpn2-LysMCre mice. An IL6 blocking antibody reversed the effects of PTPN2-deficient macrophages, reducing permeability of IEC monolayers in culture and in Ptpn2-LysMCre mice. Macrophages from patients with IBD carrying a single-nucleotide polymorphism associated with the disease (PTPN2 rs1893217) had the same features of PTPN2-deficient macrophages from mice, including reduced TEER and increased permeability in co-cultures with human IEC or mouse enteroid monolayers, which were restored by anti-IL6.
結論:
PTPN2はマクロファージとIECの相互作用に必要であり、どちらか一方の細胞型からのPTPN2の欠損は腸管バリア機能を低下させ、両方の細胞型からの欠損は相乗効果をもたらす。我々は、PTPN2遺伝子の変異が腸管上皮バリア機能を低下させ、IBDなどの炎症性疾患のリスクを増加させるメカニズムを明らかにした。
CONCLUSIONS: PTPN2 is required for interactions between macrophages and IECs; loss of PTPN2 from either cell type results in intestinal barrier defects, and loss from both cell types has a synergistic effect. We provide a mechanism by which PTPN2 gene variants compromise intestinal epithelial barrier function and increase risk of inflammatory disorders such as IBD.
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