The Role of Hydroxyl Radical in the Pathogenetic Mechanism of Endotoxin-Induced Acute Lung Injury in Rats

내독소에 의한 백서의 급성 폐손상에서 Hydroxyl Radical의 병인론적 역할에 관한 연구

Background: Although there have been many studies on the pathogenetic mechanism of acute lung injury, it is still elusive. Recently interests have been focused on the role of oxygen free radicals. But the effect of hydroxyl radical on the neutrophil mobilization and the alveolar-capillary permeability is not clear especially in the endotoxin-induced acute lung injury model of rats. This investigation was performed to evaluate the pathogenetic role of hydroxyl radical on the neutrophil accumulation into the lung and the increased alveolar-capillary permeability in the endotoxin-induced acute lung injury in rats. Method: Fifty rats were divided into four groups: vehicle control group (n=5, 6hrs; n=5, 24hrs), endotoxin-treated group (n=10, 6hrs; n=10, 24hrs), Dimethylthiourea (DMTU)-pretreated group (n=10, 6hrs), and deferoxamine (DFX)-pretreated group (n=10, 6hrs). Thirty minutes before sacrifice, $^{125}I$-tagged bovine serum albumin was injected. Six and twenty four hours after endotoxin injection, the rats were sacrificed, and the radioactivity of lung tissue and peripheral blood was counted. Permeability index was defined as the ratio of radioactivity between lung tissue and peripheral blood. Another set of rats (n=52) were divided into the same four groups as before [vehicle control group (n=5, 6hrs; n=5, 24hrs), endotoxin·treated group (n=7, 6hrs; n=8, 24hrs), DMTU-pretreated group (n=6, 6hrs; n=9, 24hrs), and DFX-pretreated group (n=5, 6hrs; n=7, 24hrs)], and were sacrificed 6 and 24 hours after endotoxin injection. In these rats, cell profile of peripheral blood and bronchoalveolar lavage fluid was evaluated, and the pathologic examination of lung tissue was performed. Results: 1) Increased alveolar-capillary permeability was observed 6 hours after endotoxin injection, which was normalized after 24 hours, and this increase was attenuated by pretreatment with DMTU and DFX. 2) Neutrophil sequestration into the lung was observed 24 hours after endotoxin administration, but this was not influenced by DMTU and DFX pretreatment. Conclusion: These results suggest that hydroxyl radical would not be involved in the sequestration of neutrophils into the lung, but plays an important role in the increase of alveolar-capillary permeability in the endotoxin-induced acute lung injury in rats.

연구배경 : 급성 폐손상의 기전에 관한 연구는 많이 진행되어 있으나 아직 확실한 결론을 내리기에는 미흡한 실정이다. 최근에 산소기의 병인론적 역할에 관한 관심이 고조되고 있으나 이것도 아직 확실히 규명되지 못한 실정이고 내독소에 의한 백서의 급성 폐손상에 관해서는 경험이 일천한 상태이다. 이에 저자들은 백서에서 내독소투여 후 시간경과에 따른 폐포내 호중구 침윤과 폐포-모세혈관 투과성의 변화를 관찰하고 hydroxyl radical 탐식제인 DMTU와 hydroxyl radical 형성에 중요한 역할을 하는 철분제거제인 DFX 전처치가 이에 미치는 영향을 관찰하여 hydroxyl radical이 내독소에 의한 백서의 급성 폐손상에서 호중구의 이동과 폐포-모세혈관 투과성의 증가에 마치는 영향을 평가하고자 본 연구를 시행하였다. 방법 : 50마리의 백서를 대조군 (n=5, 6hrs; n=5, 24hrs), 내독소 투여군 (n=10, 6hrs; n=10 24hrs), DMTU 전처치군 (n=10, 6hrs) 과 DFX 전처치군 (n=10, 6hrs) 으로 나누어 희생하기 30분전에 $^{125}I$을 붙인 bovine serum albwnin을 꼬리 정맥에 주사하였다. 내독소를 투여하고 6시간과 24시간이 경과한 후 백서를 희생시켜서 폐조직과 말초혈액 1 ml의 방사능을 측정하여 이 둘의 비를 폐포-모세혈관 투과성의 지표로 사용하였다. 다른 52마리의 백서를 위와 같이 4개의 군으로 나누어 [대조군 (n=5, 6hrs; n=5, 24hrs), 내독소투여군 (n=7, 6hrs; n=8, 24hrs), DMTU 전처치군 (n=6, 6hrs; n=9, 24hrs)과 DFX 전처치군 (n=5, 6hrs; n=7, 24hrs)] 내독소를 투여하고 6시간과 24시간이 경과한 후 희생시켜 말초혈액과 기관지폐포세척액의 구성세포와 폐의 병리조직학적 소견을 관찰하였다. 결과 : 내독소를 투여하고 6시간이 경과한 후 폐포-모세혈관 투과성이 증가되었다가 24시간이 경과한 후 정상대조군 수준으로 회복되는 양상을 보였는데 6시간만에 DMTU와 DFX 전처치로 유의하게 완화되었다. 폐조직으로의 호중구 침윤은 내독소를 투여하고 24시간이 경과한 후 관찰되었는데 이는 DMTU와 DFX 전처치로 완화되지 않았다. 결론 : 이상의 결과로 내독소에 의한 백서의 급성 폐손상에서 hydroxyl radical은 호중구의 이동에는 관여하지 않을 것으로 생각되며 주로 폐포-모세혈관 투과성 증가에 관여할 것으로 생각된다.