Perfluorocarbon Does Not Inhibit Chemokine Expression in Airway Epithelial Cells

Perfluorocarbon이 기도 상피세포 Chemokine 발현에 미치는 영향에 관한 연구

Background: Liquid ventilation is associated with decreased inflammatory response in an injured lung. This study was performed to investigate if whether perfluorocarbon(PFC) can decrease chemokine expression in airway epithelial cells. Methods: A549 cells were used for airway epithelial cells and perfluorodecalin for PFC. To expose cells to PFC, lower chamber of Transwell$^{(R)}$plate was used. This study was performed in two parts. In the first part, we examined whether PFC could decrease chemokine expression in airway epithelial cells through inhibition of other inflammatory cells. Peripheral blood mononuclear cells(PBMC's) were isolated and stimulated with lipopolysaccharide(LPS, 10 ${\mu}g/mL$) for 24 hours with or without exposure to PFC. Then A549 cells were stimulated with conditioned media(CM) containing the culture supernatants of PBMC. After 24 hours, the expressions of interleukin-8(IL-8) and RANTES were measured. In the second part of the study, we studied whether PFC could directly suppress chemokine expression in airway epithelial cells. A549 cells were stimulated for 24 hours with interleukin-l$\beta$ and/or tumor necrosis factor-$\alpha$ with or without exposure to PFC, and then the chemokine expression was measured. Northern analysis was used to measure the mRNA expression, and ELISA was used for immunoreactive protein measurements in culture supernatant. Results: 1. IL-8 and RANTES mRNA expression and immunoreactive protein production were increased significantly by CM from LPS-stimulated PBMC in A459 cells compared to with CM from unstimulated PBCM (p<0.05), but exposure of PFC had no significant effect on either mRNA expression or immunoreactive protein expression. 2. IL-8 and RANTES mRNA expression and immunoreactive protein production were increased significantly by IL-1$\beta$ and TNF-$\alpha$ in A549 cells(p<0.05), but exposure of PFC had no significant effect on neither either mRNA expression nor immunoreactive protein production. Conclusion : Decreased chemokine expression of airway epithelial cells may not be involved in decreased inflammatory response observed in liquid ventilation. Further studies on possible mechanisms of decreased inflammatory response are warranted.

배 경: 액체환기가 손상된 폐에 긍정적인 영향을 주는 한 기전으로 perfluorocarbon(PFC)이 기도상피세포에서 chemokine발현을 억제할 수 있는 지를 관찰하기 위해 본 연구를 시행하였다. 방 법: 기도 상피세포로는 A549 세포주를, PFC로는 perfluorodecalin을, PFC의 노출은 Transwell$^{(R)}$배양접시의 lower chamber를 이용하여 시행하였다. PFC가 말초혈액 탄핵구층(peripheral blood mononuclear cell : PBMC)의 기능을 억제해서 A549세포의 chemokine 발현을 억제할 수 있는지를 관찰하기 위해서 PBMC를 분리하여 Transwell$^{(R)}$ 접시에서 배양하면서 lipopolysaccharide(LPS, 10 ${\mu}g/mL$)로 자극과 PFC의 노출에 따라 군을 나누었으며 24시간 후 그 배양 상층액을 포함한 conditioned media(CM)으로 24시간 동안 A549세포를 자극한 후 chemokine발현을 측정하였다. 또한 PFC가 직접 기도 상피세포의 기능을 억제할 수 있는 지를 관찰하기 위해서 A549 세포를 Transwell$^{(R)}$ 접시에서 배양하면서 interleukin-l$\beta$(IL-1$\beta$, 10 ng/ml), TNF-$\alpha$(10 ng/ml)로 각각 혹은 동시에 24시간동안 자극하면서 PFC노출여부에 따른 IL-8과 RANTES발현 정도를 비교하였다. Chemokine 발현은 IL-8과 RANTES의 단백에 대한 ELISA와 mRNA는 Northern analysis를 통하여 분석하였다. 결 과: 1. LPS로 자극한 PBMC의 배양상층액을 포함한 CM로 A549세포를 자극하였을 때 IL-8과 RNATES mRNA 발현과 면역반응성 단백 생성이 의미 있게 상승하였으나(p<0.05) PFC노출여부에 따른 유의한 차이는 관찰할 수 없었다. 2. TNF-$\alpha$와 IL-1$\beta$ 모두 A549세포에서 IL-8과 RANTES mRNA자발현과 면역반응성 단백 생성의 증가를 가져왔으나(p<0.05) PFC노출에 따른 유의한 차이는 관찰할 수 없었다. 결 론: 기도 상피세포의 chemokine발현 감소를 통한 항염증 작용은 액체환기시 보이는 염증반응 감소에 큰 기여를 하지 않을 것으로 생각되며 추후 액체환기시 관찰되는 염증반응의 감소의 기전에 대한 연구가 더 필요할 것으로 사료된다.