The Effects of Cyclooxygenase-2(COX-2) Inhibitor on COX-2 and Prostaglandin E2 Expression in Ovalbumin Induced Early Phase Bronchoconstriction of Rats

Ovalbumin으로 유발된 백서의 즉시형 기관지 수축 반응에서 Cyclooxygenase-2(COX-2) 발현 양상 및 혈중 프로스타글란딘 E2 농도와 COX-2 억제제의 효과

Background: Bronchial asthma is characterized by airway hyperresponsiveness(BHR) and inflammation. The cyclooxygenase(COX) is believed to be one of the important enzymes in these inflammatory reactions. Recently, the COX was divided into two isoforms, COX1 and COX2. COX2 is induced by lipopolysaccharide and some cytokines at the inflammation site. Prostaglandin E2(PGE2), produced from COX2, may affect airway inflammation. The purpose of this study is to evaluate the effect of COX2 inhibitor on COX2 expression, plasma PGE2, airway resistance and histologic finding in an animal asthma model. Methods : Sprague-Dawley rats were divided into 3 groups. The normal control group did not receive any treatment, but the asthma control group was sensitized by ovalbumin but not treated with the COX2 inhibitor(nimesulide, Mesulid$^{(R)}$). The treatment group was sensitized and treated with nimesulide. Specific airway resistance(sRaw) before and after nimesulide ingestion was investigated. The PGE2 level in the plasma was examined and COX2 immunogold-silver stain on lung tissue was performed. Results: sRaw and eosionophilic infiltration on airway, which increased in the asthma control group, was compared to normal control(p=0.014). However, there was no difference in eosinophilic infiltration between asthma control and treatment groups(p=0.408) and no difference in COX2 expression on bronchiolar epithelium among the three groups. Plasma PGE2 levels were not statically different among the three groups. Conclusion: The role of COX2 in the allergen-induced BHR was not significant The effect of nimesulide was not observed on BHR, COX2 expression, and plasma PGE2 level. Therefore, COX2 may not be a major substance of allergic asthma.

목 적: 기관지 천식은 기도의 과민 반응을 특정으로 하는 기도 내 염증 질환이다. 최근 염증반응에 관여하는 cyclooxygease(COX) 에 대해 90년대 초 새로운 형태의 COX2가 발견되었다. 또한 최근 COX2만을 선택적으로 억제하는 약제가 개발되어 이에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 따라서 저자는 기도 내 염증 반응을 특징으로 하는 기관지 천식에서 COX2 발현 양상과 혈중 프로스타글란딘 E2를 측정하고 COX2 억제제를 사용한 후 COX2 발현, 프로스타글란딘 E2의 변화 및 기도 저항의 변화를 알아보았다. 대상 및 방법: 총 38마리의 Sprague-Dawley 백서(250-300g)를 대상으로 정상 대조군, 천식 대조군, 치료군의 3군으로 나누어 실험하였다. 각 세 군에 대해 제 28 연구일에 즉시형 기관지 수축 반응을 유발시킨 후 기도 저항을 측정하였다. 제 30연구일에 혈장 내 프로스타글란딘 E2 수치를 측정하고 기도 및 폐 실질 내 호산구 침윤 정도 및 COX2 면역 조직 화학 염색에 대한 발색 정도를 image analysis를 통해 확인하였다. 결 과: 기관지 및 폐 실질 내 호산구 침윤은 천식 대조군과 치료군의 두 군간에 통계적으로 유의한 차이가 없었다. COX2 면역 조직 화학 염색 및 혈중 프로스타글란딘 E2 농도에 있어서 정상 대조군, 천식 대조군, 치료군의 세 군에서 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 치료군에서 nemesulide 투여 후 OVA으로 즉시형 기관지 수축 반응을 일으킨 상태에서 측정한 기도 저항은 nemesulid를 투여하기 전과 비교해서 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 결 론: 결론적으로 COX2는 알레르겐 유발성 천식의 병태 생리에 있어서 주된 경로가 아니며 향후 천식 모델에서 COX2 억제제를 사용한 후 lipoxygenase 의한 대사산물과의 상관 관계와 COX2 억제제의 투여하는 방법에 있어서 투여 용량 또는 투여 횟수를 달리하거나 COX2에 대한 선택성이 더 높은 약제를 투여한 후 기도 내 COX2의 변화에 대한 연구가 필요하리라 사료된다.