Changes of Arachidonic Acid Metabolites in Silica-Exposed Alveolar Macrophage of Rats

유리규산분진에 폭로된 흰쥐의 폐포대식세포에 있어 아라키돈산 대사산물의 변화

Background: The alveolar macrophage may metabolize arachidonic acid through cyclooxygenase- and lipoxygenase- catalyzed pathways to produce a variety of metabolites of arachidonic acid. The production of these metabolites of arachidonic acid may enhance the defensive ability of the challenged lung. However, continued stimulation with the consequent production of proinflammtory metabolites of arachidonic acid, may ultimately enhance the disease process by contributing to chronic bronchoconstriction, fibrosis, and the persistent release of toxic oxygen species. Silicosis is an example of a disease process resulting from chronic exposure of the lung to foreign particles. This study was carried out to evaluate the changes of arachidonic acid metabolites from macrophages in experimental silicosis. Methods: We measured $PGE_2$, and $LTB_4$ in cultured macrophages taken from rats by radioimmunoassay at 24 and 48 hours after stimulation by silica dust, natural carbon dust, lipopolysaccharide, calcium ionophore (A23187) and medium (RPMI) as a control. For the experimental silicosis, 50 mg silica in 0.5 ml saline was administered intratracheally into the rat and grown to 20 weeks and measured $PGE_2$, and $LTB_4$ in the cultured macrophages lavaged from that rat. The used stimulants were the same as above. Results: 1) The amount of $PGE_2$ in the cultred macrophages from normal rat was significantly decreased in the group which was stimulated with silica dust for 48 hours compare with control non-stimulated group. 2) In the experimental silicosis group, $PGE_2$, release in cultured macrophages after 48 hours incubation with silica and natural carbon dust tended to be lower than those of non-stimulated group. 3) There were marked changes of $LTB_4$ in the groups of normal rats which were incubated with silica for 24, 48 hours and natural carbon for 48 hours compared with non-stimulated group. 4) In the experimental silicosis group, the release of $LTB_4$ was significantly increased macrophages cultured with silica and natural carbon dust after 24 and 48 hours incubation compared with non-stimulated group. Conclusion: The results of these studies suggest that the in vitro exposure of rat alveolar macrophge to silica and coal dust results in an alteration in alveolar macrophage metabolism of arachidonic acid that may promote an inflammatory reaction in lung tissue.

연구배경 : 폐포대식세포에서 아라카돈산 대사산물의 생성을 자극하는 일부 인자에 의해서 지속적인 자극시 이와같은 자극으로 인해 생산된 아라키돈산 대사산물이 만성적인 기관지 수축과 섬유화, 계속되는 독성 산소기의 분비를 통하여 잘환의 진행을 항진시키게 된다고 알려져 있고 또한 폐가 외부 물질에 만성적으로 폭로됨으로 인한 질환은 진폐증이 그 대표적인 예라고 할 수 있다. 그러으로 대식세포나 호중구 또는 섬유모세포에서 생산하는 prostaglandin이나 leukotriene등 대사산물의 측정을 통하여 진폐증의 질환의 진행정도를 파악하려는 노력이 계속되고 있으나 아직 명백한 결론을 얻지 못하고 있다. 본 연구는 시험관내에서 폐포대식세포를 유리규산으로 자극시 아라키돈산 대사산물의 측정을 통하여 섬유화 과정에 미치는 prostaglandin $E_2$와 leukotriene $B_4$의 영향을 연구하기 위하여 시행되었다. 방법 : 쥐의 폐포대식세포를 유리규산분진, 자연산 석탄 분진, Lipopolysaccharide, calcium ionophore과 같은 자극제와 같이 배양하고 24, 48시 간후 방사선 동위원소를 이용하여 $PGE_2$와 $LTB_4$를 측정하였다. 결과 : 1) 정상 흰쥐의 폐포대식세포에서 $PGE_2$는 유리규산 자극시 48시간에서 무자극군에 비하여 유의한 감소를 보였다. 2) 실험규폐증군의 폐포대식세포에서 유리된 $PGE_2$는 유리규산 및 자연산 석탄분진으로 자극시 48시간에서 무자극군에 비하여 유의하게 감소하였다. 3) 정상 흰쥐의 폐포대식세포에서 $LTB_4$는 유리규산 자극후 24시간 및 48시간, 그리고 자연산 석탄분진으로 자극시 48시간에서 무자극군에 비하여 유의한 증가를 보였다. 4) 실험 규폐증의 폐포대식세포에서 유리된 $LTB_4$는 유리규산 및 자연산 석탄분진 자극시 장시간 및 48시간에서 무자극군에 비하여 모두 유의하게 증가하였다. 결론 : 본 실험 결과 시험관에서 유리규산과 자연산 석탄분진에 폐포대식세포가 폭로시 폐에 염증반응을 항진시킬 수 있는 방향으로 아라키돈산 대사가 이루어짐을 알았고 이와갈은 아라키돈산 대사의 변화가 진폐증의 병태생리에 중요한 인자로서 작용할 가능성이 있다고 하겠다.