Shiga-like toxin(SLT)을 생산하는 Esherichia coli에 의한 감염은 설사, 출혈성 대장염(hemorrhagic colitis) 및 용혈성 요독 증후군(hemolytic uremic syndrome)을 특징으로 하며, 특히 5세 이하의 소아에게서 심각한 결과를 초래한다. SLT-I의 병인으로는 다양한 숙주 매개 인자들이 알려져 있다. 본 연구에서는 E. coli 0157:H7(ATCC 43890)로 부터 정제한 SLT-I이 포유동물 세포들에 대한 세포독성과 종양괴사인자(tumor necrosis $factor-{alpha},;TNF-{alpha}$)의 생산에 미치는 효과를 측정하였으며, SLT-I의 수용체인 glycolipid globotriaosylceramide(Gb3)의 발현과 SLT-I의 세포독성의 관계를 규명하고자 하였다. SLT-I 과 SLT-I B를 순수분리 정제하고 SLT-I B-FLTC 접합체를 제조하여 vero 세포, 대식세포 및 수지상세포를 대상으로 세포독성능을 측정하고 세포독성능의 차이가 SLT-I의 수용체인 Gb3의 발현과 상관관계가 있는지를 Flow cyotmetry로 분석하였다. 또한 대식세포의 종양괴사인자 생산능은 ELISA법으로 시행하였다. SLT-I은 대식세포(Raw264.7)로부터 $TNF-{alpha}$의 생산을 증가시켰다. 연구 대상 세포 중 SLT-I에 감수성을 나타낸 Vero 세포와 수지상세포(dendritic cells)는 Gb3 발현이 각각 83%와 68%로 높았으며, 29%의 낮은 Gb3 발현을 보인 Raw264.7 세포는 감수성을 보이지 않았다. 따라서 위의 결과로부터 SLT-I에 감수성을 보이지 않은 Raw264.7세포를 대상으로 Gb3 발현 정도와 SLT-I의 세포독성의 관계를 규명하고자 Gb3의 발현을 증가시킨 후 SLT-I의 세포독성을 재차 평가하였다. 이 결과 $TNF-{alpha}$의 처리에 의하여 6 hrs에 Gb3의 발현이 정점(43.5%)에 이르렀으며 36 hrs에 정상 수준(25.0%)으로 환원되었다. 그러나, Gb3의 발현이 증가함에도 불구하고 SLT-I의 세포독성에는 변화가 관찰되지 않았다. 따라서, SLT-I에 의한 세포독성은 세포의 종류에 따라서 다르며 또한, Gb3의 발현정도에만 의존적이지는 않을 것으로 생각된다. 이와 같은 결과는 E. coli 0157의 감염증 병인 연구에 있어 SLT-I과 Gb3의 발현의 상관관계에 대한 보다 심도 있는 연구가 필요함을 시사한다.
Infection with Shiga-like toxin (SLT)-producing Escherichia coli causes a spectrum of illnesses with high morbidity and mortality. Host mediators play an important role in the pathogenesis of SLT-I toxicity. We here investigated the effect of SLT-I on tumor necrosis $factor-{alpha};(TNF-{alpha})$ production, effect of $TNF-{alpha}$ on glycolipid globotriaosyleramide (Gb3) expression, and relationship between Gb3 level and differential susceptibility of cells to SLT-I. In this study, we observed that detectable levels of $TNF-{alpha}$ are produced 6 hrs after induction and continued to increase during 48 hrs by SLT-I. It was also found that Vero cells and dendritic cells expressed high levels of Gb3, 83% and 68%, respectively, and that macrophages had a low level of Gb3 (29%) and showed refractory to cytotoxicity against SLT-I. Vero cells and dendritic cells expressing high levels of Gb3 were highly susceptible to SLT-I. furthermore, macrophages showed a resistance to SLT-I cytotoxicity, despite the fact that Gb3 expression was enhanced. These results suggest that the expression of Gb3 is necessary, but not sufficient to confer sensitivity of macrophages to SLT-I and further underpin the important role of SLT-I and its receptor, Gb3, in the pathogenesis of E. coli O157 infection.
