기관내 내독소 투여로 유도한 백서의 급성 폐손상 모델에서 surfactant가 호중구의 아포토시스에 미치는 영향

유지훈; 이병준; 정도영; 이상훈; 신종욱; 김재열; 박인원; 최병휘

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저자정보: 유지훈 (중앙대학교 의과대학 내과학교실) 이병준 (중앙대학교 의과대학 내과학교실) 정도영 (중앙대학교 의과대학 내과학교실) 이상훈 (중앙대학교 의과대학 내과학교실) 신종욱 (중앙대학교 의과대학 내과학교실) 김재열 (중앙대학교 의과대학 내과학교실) 박인원 (중앙대학교 의과대학 내과학교실) 최병휘 (중앙대학교 의과대학 내과학교실)

저널정보: 대한결핵 및 호흡기학회 Tuberculosis and Respiratory Diseases 결핵 및 호흡기 질환 제53권 제4호

발행연도: 2002.1

수록면: 409 - 419 (11page)

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연구배경 : 급성폐손상에서 표면활성물질의 치료효과는 허탈된 폐포를 재환기시키는 작용 외에 표면활성물질이 지닌 항염증효과도 기여하는 것으로 알려져있다. 표면활성물질의 항염증효과의 기전에 호중구의 아포토시스를 촉진하는 작용이 관련되어 있을 가능성이 있다. 본 연구에서는 사람의 말초혈액 호중구와 LPS로 급성폐손상을 유발한 흰쥐의 폐포내 호중구의 아포토시스에 대하여 표면활성물질이 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 방 법 : 생체외 실험에서는 자원자의 혈액에서 호중구를 분리하여 같은 수의 호중구 ($1{\times}10^6$)에 LPS(10, 100, 1000ng/ml), surfactant(10, 100, 1000${\mu}g$/ml), 그리고 LPS(1000ng/ml)와 표면활성물질(10, 100, 1000${\mu}g$/ml)을 혼합하여 투여하였다. 24 시간 배양한 후에 호중구의 아포토시스를 Annexin V 방법을 이용하여 분석하였다. 생체내 실험에서는 백서의 기관 내로 LPS(5mg/kg)를 투여하여 급성폐손상을 유발한 후에, 한 군은 표면활성물질(30mg/kg)을 다른 군은 생리식염수(5ml/kg)를 30 분 후에 기관 내로 투여하였다. LPS 투여 24 시간 후에 기관지폐포세척술을 시행하여 기관지폐포세척액을 얻었으며, 여기에서 호중구를 분리하여 Annexin V 방법으로 아포토시스를 측정하였다. 또한 LPS 투여 전과 23 시간 후에 one chamber body plethy smography를 이용하여 호흡역학(일호흡량, 호흡수, Penh)의 변화를 측정하였다. 결 과 : 생체외 실험에서 LPS 투여는 사람 말초혈액 호중구의 아포토시스를 억제하였다(대조군; $47.4{\pm}5.0%$, LPS 10ng/ml; $30{\pm}10.9%$, LPS 100ng/ml; $27.5{\pm}9.5%$, LPS 1000ng/ml; $24.4{\pm}7.7%$). 낮은 농도의 표면활성물질 투여는 LPS 투여에 의해 억제 되었던 호중구의 아포토시스를 촉진시켰다(LPS 1000ng/ml=Surf 10${\mu}g$/ml 1; $36.6{\pm}11.3%$, LPS 1000ng/ml+Surf 100${\mu}g$/ml 1; $41.3{\pm}11.2%$). 높은 농도의 표면활성물질($1,000{\mu}g/ml$) 투여는 그 자체도 호중구의 아포토시스를 억제할 뿐만 아니라($24.4{\pm}7.7%$) LPS의 항아포토시스 작용을 촉진하였다(LPS 1000ng/ml+Surf $1000{\mu}g/ml$; $19.8{\pm}5.4%$). 생체내 실혐에서 표면활성물질 투여는 생리식염수 투여에 비해서 급성폐손상을 받은 쥐에서 기관지 폐포세척액의 호중구의 아포토시스를 촉진하였다($6.03{\pm}3.36%$ vs $2.95{\pm}0.58%$). 표면활성물질을 투여한 백서는 생리식염수를 투여한 백서에 비해 LPS 자극 후 23 시간에 측정한 기도저항(Penh) 이 낮았다($2.64{\pm}0.69$ vs $4.51{\pm}2.24$, p<0.05). 결 론 : 이상의 결과로 표면활성은 사람의 말초혈액 호중구와 급성폐손상을 받은 백서의 기관지폐포세척액 내의 호중구의 아포토시스를 촉진하며, 이런 효과가 표면활성불질의 항염증효과의 기전 중 하나일 것으로 추측된다.

Background : The therapeutic effects of surfactant on acute lung injury derive not only from its recruiting action on collapsed alveoli but also from its anti-inflammatory effects. Pro-apoptotic action on alveolar neutrophils represents one of the important anti-inflammatory mechanisms of surfactant. In the present study, we evaluated the effects of sufactant on the apoptosis of human peripheral and rat alveolar neutrophils. Methods : In the (Ed- the article is not definitely needed but it helps to separate the two prepositions 'in') in vitro study, human neutrophils were collected from healthy volunteers. An equal number of neutrophils ($1{\times}10^6$) (Ed-confirm) was treated with LPS (10, 100, 1000ng/ml), surfactant (10, 100, $1000{\mu}g/ml$), or a combination of LPS (1000ng/ml) and surfactant (10, 100, $1000{\mu}g/ml$). After incubation for 24 hours, the apoptosis of neutrophils was evaluated by Annexin V method. In the in vivo study, induction of acute lung injury in SD rats by intra-tracheal instillation of LPS (5mg/kg) was followed by intra-tracheal administration of either surfactant (30mg/kg) or normal saline (5ml/kg). Tenty-four hours after LPS instillation, alveolar neutrophils were collected and the apoptotic rate was evaluated by Annexin V method. In addition, changes of the respiratory mechanics of rats (respiratory rate, tidal volume, and airway resistance) were evaluated with one chamber body plethysmography before, and 23 hours after, LPS instillation. Results : in the in vitro study, LPS treatment decreased the apoptosis of human peripheral blood neutrophils (control: $47.4{\pm}5.0%$, LPS 10ng/ml; $30.6{\pm}10.8%$, LPS 100ng/ml; $27.5{\pm}9.5%$, LPS 1000ng/ml; $24.4{\pm}7.7%$). The combination of low to moderate doses of surfactant with LPS promoted apoptosis (LPS 1000ng/ml + Surf $10{\mu}g/ml$; $36.6{\pm}11.3%$, LPS 1000ng/ml +Surf $100{\mu}g/ml$; $41.3{\pm}11.2%$). The high dose of surfactant ($1000{\mu}g/ml$) decreased apoptosis ($24.4{\pm}7.7%$) and augmented the anti-apoptotic effect of LPS (LPS 1000ng/ml + Surf $1000P{\mu}g/ml$; $19.8{\pm}5.4%$). In the in vivo study, the apoptotic rate of alveolar neutrophils of surfactant-treated rats was higher than that of normal saline-treated rats ($6.03{\pm}3.36%$ vs. $2.95{\pm}0.58%$). The airway resistance (represented by Penh) of surfactant-treated rats was lower than that of normal saline-treated rats at 23 hours after LPS injury ($2.64{\pm}0.69$ vs. $4.51{\pm}2.24$, p<0.05). Conclusion : Surfactant promotes the apoptosis of human peripheral blood and rat alveolar neutrophils. Pro-apoptotic action on neutrophils represents one of the important anti-inflammatory mechanisms of surfactant.

#Surfactant #Acute lung injury #Neutrophil #Apoptosis #Rat

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