비브리오균(Vibrio vulnificus)은 심각하고 치명적인 감염을 일으킬 수 있는 호염성의 식중독균이지만, 숙주세포 내에서 염증반응을 일으키는 분자적 기작은 아직 잘 알려지지 않았다. 본 연구에서는 오염된 식품 섭취를 통해 유입되는 비브리오균의 소장 특이적 염증 반응 위치와 기작을 알아보기 위해, 7주령의 수컷 마우스에 비브리오균($1{ imes}10^9CFU$)을 16시간 동안 경구 투여하였다. 그 결과 비브리오균은 주로 회장(ileum) 부위에서 비브리오균(WT) 수가 가장 많이 증가하였고, 공장(Jejunum), 근위부대장(proximal colon), 원위부 대장(distal colon)에도 유의적으로 군집현성이 이루어짐을 알 수 있었지만, 십이지장(duodenum)과 비장(spleen), 그리고 간(liver) 조직들에서는 관찰되지 않았다. 특히 비브리오균의 표적기관인 회장상피조직에서는 비브리오균(WT)이 침입 시 융모 안으로 다량의 염증세포들이 유입되었고, 융포의 폭이 넓어지고 길이가 짧아지는 전형적인 조직학적 염증 반응을 보여주었다. 비브리오균이 유도한 조직 특이적 염증반응기작을 알아보기 위해, 비브리오에 감염된 회장상피조직으로부터 단백질과 mRNA를 분리하였다. 비브리오균은 숙주세포의 중추적 신호전달 단백질인 protein kinase C (PKC)의 인산화 및 $PKC{alpha}$의 세포막이동을 촉진시켰고, mitogen-activated protein kinase (MAPK) 중 extracellular signal-regulated kinases (ERK)와 c-Jun N-terminal kinases (JNK)의 인산화를 유도하였지만, p38 MAPK 인산화에는 영향을 미치지 않았다. 특히 비브리오균은 inhibitory factor-kappa B (I-${kappa}B$)의 활성을 촉진시킴으로써 nuclear factor-kappa B (NF-${kappa}B$)의 인산화를 유도하였다. 마지막으로 비브리오균(WT)에 감염된 회장의 경우, 정상마우스에 비해 염증성 cytokine인 interleukin (IL)-6, IL-8, tumor necrosis factor (TNF)-${alpha}$의 mRNA 수준이 유의적으로 증가되었다. 염증매개 수용체인 toll like receptor (TLR)-4, TLR-5, TLR-9의 mRNA의 발현 또한 비브리오균 처리에 의해 증가되어 있음이 관찰되었다. 종합적으로 오염된 식품 섭취를 통해 유입되는 비브리오균은 회장상피세포를 표적으로 염증반응을 일으키며, 그 기작은 PKC, ERK1/2, 그리고 JNK의 인산화를 통한 NF-${kappa}B$ 활성의 촉진이며, 이로 인한 다양한 염증 매개 단백질 발현의 증가를 통해 이루어진다고 할 수 있다.
In the present study, we investigate the role of V. vulnificus in promoting the inflammation of mouse ileal ephitelium and its related signaling pathways. ICR mice were infected orally with V. vulnificus ($1{ imes}10^9CFU$) for 16 h as a representative model of food-borne infection. To find the major portal of entry of V. vulnificus in mouse intestine, we have measured the levels of bacterial colonization in small intestine, colon, spleen, and liver. V. vulnificus appeared to colonize in intestine and colon in the order of ileum >> jejunum> colon, but lack in the duodenum, spleen, and liver. V. vulnificus in ileum caused severe necrotizing enteritis and showed shortened villi heights accompanied by an expanded width and inflammation, compared with the control mice. V. vulnificus induced ileal epithelium inflammation by activating phosphorylation of PKC and membrane translocation of $PKC{alpha}$. V. vulnificus induced the phosphorylation of ERK and JNK, but did not affect p38 MAPK phosphorylation. Notably, V. vulnificus stimulated the I-${kappa}B$-dependent phosphorylation of NF-${kappa}B$ in mouse ileal epithelium. Finally, the ileal infection of V. vulnificus resulted in a significant increase in expression of proinflammatory cytokines and Toll-like receptors, respectively, compared to the control. Collectively, our results indicate that V. vulnificus induces ileal epithelium inflammation by increasing NF-${kappa}B$ phosphorylation via activation of PKC, ERK, and JNK, which is critical for host defense mechanism in food-borne infection by V. vulnificus.
