신생마우스에서 고농도 산소 노출 및 ascorbate 처치에 따른 폐 조직과 폐내 interleukin-6의 변화

Abstract

[한글]

고농도 산소 노출시 활성산소의 생성 증가에 의하여 폐 조직 손상이 일어날 수 있다. 활성산소는 직접적으로 세포손상을 일으킬 뿐 아니라 간접적으로 염증매개성 cytokines의 생성을 자극하여 이차적인 손상을 일으키는 것으로 알려져 있다. 성숙마우스에게 고농도 산소를 3일간 노출시 interleukin(IL)-1, IL-6 및 tumor necrosis factor-α의 mRNA 표현이 증가하였다는 보고가 있는 반면, 신생마우스에서는 IL-6의 mRNA 표현이 증가되지 않았다는 보고도 있다. Ascorbate는 비효소계 항산화제로 활성산소에 의한 폐 조직 손상을 줄여주는 것으로 보고되고 있다. Ascorbate이 결핍된 제 Ⅱ 형 폐포 상피세포(alveolar epithelial cell)에서 95% 산소 노출시 세포 손상이 증가하고, ascorbate의 투여로 세포 괴사 및 apoptosis가 감소되었다고 보고된 바 있다. 그러나 고농도 산소에 노출된 신생마우스의 폐조직에서 IL-6농도를 측정한 보고는 없으며, 항산화제인 ascorbate 투여에 의한 폐내 IL-6의 변화에 대한 연구도 현재까지 보고된 바 없다. 본 연구에서는 고농도 산소 노출시 활성산소의 생성 증가에 의한 폐의 반응을 보고자 24시간과 48시간동안 고농도 산소 노출 후의 폐의 조직학적 변화를 관찰하고 폐내 IL-6농도를 측정하였다. 또한 ascorba

te 투여가 고농도 산소 노출시 폐 조직 변화 및 폐내 IL-6의 변화에 대한 영향이 있는지 보고자 하였다.

실험 방법 : 신생마우스(ICR)를 고농도 산소(95%이상)에 24시간(Ⅲ 군)과 48시간(Ⅳ 군)동안 노출시킨 후 폐 조직 소견을 관찰하였고, 폐를 갈아서 만든 상층액에서 IL-6를 ELISA로 측정하였다. 대조군(Ⅰ군, Ⅱ군)은 대기중 산소 농도에 노출된 같은 연령의 신생마

우스로 하였다. Ascorbate 투여 방법은 신생마우스를 증류수 투여군(Ⅳ-A 군), 예방용량 ascorbate 투여군(Ⅳ-B 군: 0.1 mg/10 g 마우스 체중)과 치료용량 ascorbate 투여군 (Ⅳ-C 군: 1 mg/10 g 마우스 체중)으로 나누어, 고농도 산소에 노출 직전과 노출 후 24시간째 증류수 및 ascorbate를 각각 2회 복강내 주사하였다. 이들 세군을 고농도 산소에 48시간 동안 노출시킨 후 폐 조직 소견을 관찰하였고 동시에 폐내 IL-6농도를 측정하였다.

실험 결과 : 고농도 산소군과 ascorbate 투여군에서 부분적인 폐기종(emphysema)과 폐포내 출혈 이외에는 폐의 조직학적 변화가 없었다. 폐내 IL-6 농도의 중앙값과 범위는 Ⅰ + Ⅱ 군에서 0.10 pg/ml (0.10 - 4.80 pg/ml), Ⅲ 군에서 1.01 pg/ml(0.1 - 14.96 pg/ml

), Ⅳ 군에서 4.02 pg/ml (1.74 - 5.98 pg/ml)으로 세군 사이에 유의한 차이를 보였다(p<0.001). 고농도 산소 노출 24시간과 48시간 후의 폐내 IL-6는 대조군에 비하여 각각 유의하게 증가되어 있었으나(p 0.05, p<0.001), 노출시간에 따른 폐내 IL-6의 차이는 없었다(p=0.37. Ascorbate 투여후 48시간동안 고농도 산소에 노출시 폐내 IL-6는 Ⅳ-A 군에서 4.02 pg/ml (1.01-11.23 pg/ml), Ⅳ-B 군에서 4.41 pg/ml (1.01-10.82 pg/ml), Ⅳ-C 군에서 5.59 pg/ml (0.10-19.58 pg/ml)로 세군 사이에 유의한 차이가 없었다(p=0.63).

결론적으로 고농도 산소에 24시간과 48시간동안 노출된 신생마우스에서 폐내 IL-6농도는 대조군에 비교하여 유의하게 증가되었다. 이러한 폐내 IL-6의 증가는 고농도 산소 노출에 따른 활성산소의 증가에 의한 것으로 보이며, 고농도 산소에 의한 조직 손상에서 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 예방용량 및 치료용량의 ascorbate 투여는 고농도 산소에 의한 폐내 IL-6증가를 억제하는 효과는 없었다.

[영문]

Hyperoxia-associated production of reactive oxygen species leads to neutrophil infiltration and cellular injury in the exposed lungs. Levels of proinflammatory cytokines such as interleukin(IL)-1, IL-6 and tumor necrosis factor-α have been shown to be increased in the lung of adult mice after exposure to hyperoxia. Ascorbate, a non-enzymatic antioxidant, is known to have a protective effect against oxygen-induced lung injury. We therefore examined changes in pulmonary IL-6 levels and pathology in the lungs following exposure to hyperoxia for 24 h and 48 h. We also examined whether ascorbate treatment affects changes in pulmonary IL-6 levels and pulmonary pathology after exposure to hyperopia for 48h.

Neonatal mice(ICR) were exposed to hyperoxia(95% O^^2 ) or room air(control) for 24 h or 48 h. Other groups of mice, which were exposed to hyperoxia for up to 48 h, were injected peritoneally preventive doses(0.1mg/10 g mouse weight) or therapeutic doses(1 mg/10 g mouse weight) of ascorbate or distilled water(placebo control) twice, immediately before and at 24 h of exposure to hyperoxia. IL-6 concentrations in the supernatant of minced lungs were measured by ELISA.

There were no pathologic changes in the lungs except mild emphysema and alveolar hemorrhage after exposure to hyperoxia and ascorbate treatment. The changes in pulmonary IL-6 levels after exposure to hyperoxia were significantly different among three groups(p<0.001). Pulmonary IL-6 concentration was significantly higher(p<0.05) in mice exposed to hyperoxia for 24 h versus room air control, and was significantly higher(p<0.001) in those exposed for 48 h versus room air control. There was no difference in pulmonary IL-6 concentration between hyperopia-exposed(48 h) mice treated with either preventive or therapeutic doses of ascorbate and placebo controls.

In conclusion, neonatal mice exposed to hyperoxia for 24 h and 48 h showed higher IL-6 concentrations in the lungs than room air controls. Preventive or therapeutic doses of ascorbate treatment, however, did not affect IL-6 concentrations of the lungs and pulmonary pathology after 48 h hyperoxia exposure. High pulmonary IL-6 levels in neonatal mice could be related to increased reactive oxygen species after hyperoxia exposure. Pulmonary IL-6 may be an important inflammatory mediator in hyperoxic lung injury.