• The Korean Journal of Physiology
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• 제29권2호
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• pp.251-257
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• 1995

The objective of the present study was to test the effect of platelet-activating factor (PAF) on rat alveolar macrophages. PAF alone did not stimulate superoxide secretion from alveolar macrophages. However, PAF $(10^{-5}\;M)$ significantly enhanced phagocytic activator zymosan-induced superoxide secretion from alveolar macrophages. This enhancement of PAF plus zymosan was 30% above the sum of the separate effects of PAF and zymosan. Similarly, PAF $1.3{\times}(10^{-5}\;M)$ was not a direct stimulant of alveolar macrophages, as it had no stimulatory effect on chemiluminescence generation, but potentiated zymosan-induced activation of chemiluminescence, i.e., 162% above the separate effects of each stimulant. PAF $10^{-16}{\pm}10^{-6}\;M$ also failed to stimulate IL-1 production from alveolar macrophages. In contrast, when both PAF $10^{-10}\;M$ and lipopolysaccharide(LPS) $(1 {\mu}g/ml)$ were added together at the initiation of the culture, IL-1 production was significantly increased indicating the potentiative effects of PAF on IL-1 production by alveolar macrophages. Collectively, these data suggest that PAF alone does not activate the release of bioactive products from alveolar macrophages. However, PAF appears to act as a priming mediator that potentiates stimuli-induced macrophage activity. These novel actions of PAF prove its role as a potent mediator of inflammatory and immune responses in the lung.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제2권5호
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• pp.617-628
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• 1998

In order to understand the pathogenetic mechanism of adult respiratory distress syndrome (ARDS), the role of phospholipase A2 (PLA2) in association with oxidative stress was investigated in rats. $Interleukin-1{\alpha}\;(IL-1,\;50\;{\mu}g/rat)$ was used to induce acute lung injury by neutrophilic respiratory burst. Five hours after IL-1 insufflation into trachea, microvascular integrity was disrupted, and protein leakage into the alveolar lumen was followed. An infiltration of neutrophils was clearly observed after IL-1 treatment. It was the origin of the generation of oxygen radicals causing oxidative stress in the lung. IL-1 increased tumor necrosis factor (TNF) and cytokine-induced neutrophil chemoattractant (CINC) in the bronchoalveolar lavage fluid, but mepacrine, a PLA2 inhibitor, did not change the levels of these cytokines. Although IL-1 increased PLA2 activity time-dependently, mepacrine inhibited the activity almost completely. Activation of PLA2 elevated leukotriene C4 and B4 (LTC4 and LTB4), and 6-keto-prostaglandin $F2{\alpha}\;(6-keto-PGF2{\alpha})$ was consumed completely by respiratory burst induced by IL-1. Mepacrine did not alter these changes in the contents of lipid mediators. To estimate the functional changes of alveolar barrier during the oxidative stress, quantitative changes of pulmonary surfactant, activity of gamma glutamyltransferase (GGT), and ultrastructural changes were examined. IL-1 increased the level of phospholipid in the bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, which seemed to be caused by abnormal, pathological release of lamellar bodies into the alveolar lumen. Mepacrine recovered the amount of surfactant up to control level. IL-1 decreased GGT activity, while mepacrine restored it. In ultrastructural study, when treated with IL-1, marked necroses of endothelial cells and type II pneumocytes were observed, while mepacrine inhibited these pathological changes. In histochemical electron microscopy, increased generation of oxidants was identified around neutrophils and in the cytoplasm of type II pneumocytes. Mepacrine reduced the generation of oxidants in the tissue produced by neutrophilic respiratory burst. In immunoelectron microscopic study, PLA2 was identified in the cytoplasm of the type II pneumocytes after IL-1 treatment, but mepacrine diminished PLA2 particles in the cytoplasm of the type II pneumocyte. Based on these experimental results, it is suggested that PLA2 plays a pivotal role in inducing acute lung injury mediated by IL-1 through the oxidative stress by neutrophils. By causing endothelial damage, functional changes of pulmonary surfactant and alveolar type I pneumocyte, oxidative stress disrupts microvascular integrity and alveolar barrier.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제48권2호
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• pp.246-259
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• 2000

연구배경: 패혈증에 의해 발병하는 ARDS의 기전은 아직까지 명확히 알려져 있지 않다. 특히 패혈증시 폐 혈관내피세포 및 제 1, 2형 폐포세포의 손상이 호중구의 respiratory burst에 따른 oxidative stress에 의한 것인지는 아직도 논란의 대상이다. 또한 이때 oxidative stress의 직접적인 원인인 산소기 생성기전도 명확하지가 않다. 본 연구에서는 패혈증에 의한 ARDS 발병기전을 $PLA_2$의 작용과 호중구의 산소기 생성을 연관시켜 알아보고자 하였다. 방 법: Sprague-Dawley종 흰쥐에서 diethylmaleate(DEM)를 이용하여 glutathione을 고갈시킨 뒤 내독소를 기도 내로 분무하여 급성 폐손상을 유발하였다. 이때 oxidative stress를 평가할 수 있는 방법들, 즉 단백누출지수, 폐세척액 내 단백함량, 폐장 내 myelo-peroxidase(MPO)의 활동도 malondialdehyde(MDA)의 측정 및 GGT의 활성도를 측정하고 동시에 oxidative stress에 관여하는 $PLA_2$의 역할을 확인하기 위하여 비특이적 $PLA_2$ 억제제인 mepacrine(50mg/kg)을 복강 내 투여한 후 폐장 내 $PLA_2$의 활성도를 측정하였다. 또한 미세구조적 변화 및 세포화학적인 방법을 통해 조직 내 산소기의 생성을 확인, 비교하여 산소기 형성에 관여하는 $PLA_2$의 역할을 규명하였다. 결 과: Diethylmaleate에 의해 폐장 내 glutathione을 고갈시킨 뒤 내독소를 투여한 흰쥐에서, 내독소는 폐장 내 현저한 조직의 손상을 유발하였고, 동시에 oxidative stress의 증가를 관찰하였다. 즉 lipid peroxidation의 증가 및 GGT 활성도의 증가를 관찰하였다. 이러한 변화들은 폐장 내 호중구 침윤의 증가 및 $PLA_2$ 활성도와 관계가 있음을 확인하였고, 미세구조적 및 세포화학적인 방법으로 조직 내의 산소기 형성의 증가도 관찰하였다. 이러한 변화들이 비특이적 $PLA_2$ 억제제인 mepacrine의 작용에 의해 감소하는 것으로 미루어 보아 $PLA_2$가 내독소에 의한 oxidative stress에 관여한다고 생각되었다. 결 론: 내독소에 의해 유발되는 급성 폐손상에서 조직손상의 원인은 호중구의 respiratory burst에 따른 oxidative stress임을 확인하였고 이때 oxidative stress에 $PLA_2$의 활성화에 따라 생성되는 지질분자가 그 원인으로 사료되었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제68권2호
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• pp.55-61
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• 2010

Background: The underlying pathogenesis of fat embolism-induced acute lung injury (ALI) has not been elucidated. In the present study, the pathogenesis of fat embolism-induced ALI was probed in association with neutrophilic oxidative stress in oleic acid (OA)-induced ALI of S-D rats. Methods: OA was injected intravenously to provoke ALI in experimental rats. Five hours later, indices of ALI were measured to confirm the role of the neutrophilic respiratory burst. The effect of an inhibition of phospholipase A2 (PLA2) was also evaluated. Results: The accumulation of neutrophils in the lung due to OA caused increased neutrophilic oxidative stress in lung, which was ameliorated by mepacrine. What were the results from inhibition of PLA2. Conclusion: Excess neutrophilic oxidative stress contributes to OA-induced ALI, which is lessened by the inhibition of PLA2.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제2권4호
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• pp.479-491
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• 1998

In order to know the pathogenesis of adult respiratory distress syndrome (ARDS) in association with the oxidative stress by neutrophils, the role of platelet activating factor (1-0-alkyl-2-acetyl-snglycero-3-phosphocholine, PAF) was investigated during acute lung injury induced by interleukin- $1{\alpha}$ (IL-1) in rats. An insufflation of IL-1 into the rat's trachea increased the acetyltransferase activity in the lung and the increase of PAF content was followed. As evidences of acute lung injury by neutrophilic respiratory burst, lung leak index, myeloperoxidase activity, numbers of neutrophils in the bronchoalveolar lavage fluid, neutrophilic adhesions to endothelial cells and NBT positive neutrophils were increased after IL-1 treatment. In addition, a direct instillation of PAF into the trachea caused acute lung leak and the experimental results showed a similar pattern in comparison with IL-1 induced acute lung injury. For the confirmation of oxidative stress during acute lung leak by IL-1 and PAF, a histochemical electron microscopy was performed. In IL-1 and PAF treated lungs of rats, the deposits of cerrous perhydroxide were found. To elucidate the role of PAF, an intravenous injection of PAF receptor antagonist, WEB 2086 was given immediately after IL-1 or PAF treatment. WEB 2086 decreased the production of hydrogen peroxide and the acute lung leak. In ultrastructural study, WEB 2086 mitigated the pathological changes induced by IL-1 or PAF. The nuclear factor kappa B (NFkB) was activated by PAF and this activation was inhibited by WEB 2086 almost completely. Based on these experimental results, it is suggested that the PAF produced in response to IL-1 through the remodeling pathway has the major role for acute lung injury by neutrophilic respiratory burst. In an additional experiment, we can also come to conclude that the activation of the NFkB by PAF is thought to be the fundamental mechanism to initiate the oxidative stress by neutrophils causing release of proinflammatory cytokines and activation of phospholipase $A_2$.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제3권3호
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• pp.263-273
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• 1999

The role of phospholipase $A_2\;(PLA_2)$ in acute lung leak induced by intestinal ischemia was investigated in association with neutrophilic respiratory burst. To induce lung leak, we generated intestinal ischemia for 60 min prior to the 120 min reperfusion by clamping superior mesenteric artery in Sprague-Dawley rats. Acute lung leak was confirmed by the increased lung leak index and protein content in bronchoalveolar fluid. These changes were inhibited by mepacrine, the non-specific $PLA_2$ inhibitor. The lung myeloperoxidase (MPO) activity denoting the pulmonary recruitment of neutrophils was increased by intestinal I/R, but decreased by mepacrine. Simultaneously, the number of leukocytes in bronchoalveolar fluid was increased by intestinal ischemia/reperfusion (I/R) and decreased by mepacrine. Gamma glutamyl transferase activity, an index of oxidative stress in the lung, was increased after intestinal I/R but decreased by mepacrine, which implicates that $PLA_2$ increases oxidative stress caused by intestinal I/R. The $PLA_2$ activity was increased after intestinal I/R not only in the intestine but also in the lung. These changes were diminished by mepacrine. In the cytochemical electron microscopy to detect hydrogen peroxide, intestinal I/R increased the generation of the hydrogen peroxide in the lung as well as in the intestine. Expression of interleukin-1 (IL-1) in the lung was investigated through RT-PCR. The expression of IL-1 after intestinal I/R was enhanced, and again, the inhibition of $PLA_2$ suppressed the expression of IL-1 in the lung. Taken together, intestinal I/R seems to induce acute lung leak through the activation of $PLA_2$, the increase of IL-1 expression associated with increased oxidative stress by neutrophilic respiratory burst.

• 대한약리학회지
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• 제31권1호
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• pp.115-122
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• 1995

C5a 또는 PMA에 의하여 활성화된 호중구에서의 superoxide와 HOCl 생성에 나타내는 staurosporine, genistein과 pertussis toxin의 효과를 관찰하였다. C5a에 의한 superoxide과 $H_2O_2$의 생성은 staurosporine, genistein과 pertussis toxin에 의하여 억제되었다. PMA의 자극효과는 staurosporine에 의하여 억제되었으나 pertussis toxin에 의하여 영향을 받지 않았으며, 한편 이는 genistein에 의하여 더 촉진되었다. Staurosporine, genistein은 sodium fluoride에 의한 superoxide 생성을 억제 하였으나 pertussis toxin은 영향을 나타내지 않았다. PMA에 의한 $H_2O_2$의 생성은 staurosporine에 의하여 억제되었으나 pertussis toxin은 영향을 나타내지 않았다. Genistein은 PMA에 의한 $H_2O_2$의 생성에 자극효과를 나타내지 않았다. Staurosporine과 pertussis toxin은 C5a 또는 PMA에 의한 HOCl 생성을 억제하였으나, 이에 반하여 genistein은 자극하였다. C5a와 PMA에 의한 myeloperoxidase 유리는 genistein에 의하여 억제되었나, pertussis toxin의 효과는 나타나지 않았다. Staurosporine은 유리에 대한 PMA의 자극효과에 영향을 주지 않았다. Myeloperoxidase 활성은 genistein에 의하여 현저하게 증가되었으나 staurosporine과 pertussis toxin의 영향은 받지 않았다. 이상의 결과는 호중구의 respiratory burst가 protein kinase C와 protein tyrosine kinase에 의하여 조절된다고 제시한다. Protein kinase C의 직접적인 자극에 따른 superoxide 생성은 protein tyrosine kinase의 영향을 역으로 받을 것으로 추정된다. Genistein은 아마도 myeloperoxidase를 활성화하여 HOCl 생성을 촉진할 것으로 시사된다.

• 대한약리학회지
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• 제28권1호
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• pp.91-102
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• 1992

칼슘을 함유하는 반응액에서 arachidonic acid는 뚜렷하게 superoxide와 $H_2O_2$의 생성을 자극하였고 NADPH oxidase를 활성화하였다. 칼슘이 없는 반응액에서 NADPH oxidase에 대한 arachidonic acid의 자극 작용은 나타나지 않았다. Arachidonic acid에 의하여 자극된 respiratory burst는 EGTA, TMB-8, verapamil, diltiazem, nifedipine, dibucaine, lidocaine, CCCP, 2,4-dinitrophenol, sodium arsenate, chlorpromazine, theophylline, $HgCl_2$, PCMB와 PCMBSA에 의하여 억제되었으나, tetrodotoxin, tetraethyl ammonium chloride와 procaine의 영향은 받지 않았다. EGTA는 거의 완전히 arachidonic acid에 의한 ${\beta}-glucuronidase$의 유리를 억제하였으며, verapamil, CCCP와 theophylline은 약간 억제하였으나, 이에 반하여 dibucaine은 유의한 효과를 나타내지 않았다. Arachidonic acid는 중성호성 백혈구로 부터 칼슘을 유리시켰으며, 이는 TMB-8에 의하여 감소되었다. Arachidonic acid에 의한 세포내 유리 칼슘 농도의 상승은 EGTA와 CCCP에 의하여 억제되었고 TMB-8에 의하여 약간 억제되었다. Arachidonic acid와 verapamil 또는 arachidonic acid와 dibucaine의 동시 첨가에 의하여 상승된 세포내 유리 칼슘 농도의 양은 arachidonic acid 단독에 의한 것보다 현저하였다. 이상의 결과로 부터 다양한 생화학적 변화가 arachidonic acid에 의하여 활성화된 중성호성 백혈구의 기능 표현에 관여할 것으로 시사된다. Arachidonic acid는 세포내 칼슘 저장고로부터 칼슘유리를 자극하여 세포내 유리 칼슘 농도를 상승시킬 것으로 추정된다. 중성호성 백혈구의 활성화증에 칼슘 유입과 유출은 동시에 이루어질 것으로 추정된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제40권1호
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• pp.16-22
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• 1993

연구배경 : 호중구에 의한 인체내 방어기전으로서의 살균작용 또는 병리기전으로서의 세포독성반응은 호중구의 호흡폭발(respiratory burst)에 의한 과산화물음이온(superoxide anion) 등 각종 산소기의 유리에 크게 의존하고 있다. Theophylline은 adenosine에 길항적으로 작용하지만 이역시 호중구및 혈관내피세포의 cAMP농도를 상승시켜 호중구의 산소기유리및 부착성(adherence)을 억제하는 것으로 보고되고 있다. 그러나 이러한 결과는 정상인에게서 얻어진 말초 호중구나 실험적으로 패혈증상태가 유발된후로부터 수분내의 동물을 대상으로 얻어진 결과로써 이미 세균에 감염되어 수시간이 지나 폐혈증 증상을 보이는 환자에서의 연구는 국내외적으로 아직 보고된 바 없어 패혈증 증상용 보이는 급성폐렴환자에서 aminophylline(AMPH) 정주전후의 말초동맥혈 호중구에서의 과산화물 음이온유리 측정과 동맥혈 산소분압, 맥박 및 혈압을 비교하여 AMPH의 급성 폐렴 환자에게의 임상적 의의를 알아보고자 하였다. 방법 : 패혈증 증상을 보이는 폐렴 환자 11예를 대상으로 AMPH을 정주하기전 및 계속 정주후 60분후의 동맥혈 호중구 $2{\times}10^6/ml$를 분리, 사이토크롬 c 환원법으로 과산화물 음이온을 측정하고 또 각기의 말초호중구수의 변화 및 임상상태를 비교하여 다음의 결과를 얻었다. 호중구의 자극은 PMA 10 ${\mu}l/ml$로 유발하였다. 결과: 1) AMPH 정주 60분후의 AMPH 혈중 농도는 $8.8{\pm}0.6{\mu}g/ml$ 이었다. 2) AMPH 정주전의 과산화물 음이온은 안정상태의 호중구에서 $0.076{\pm}0.034$(OD) 로서 정주후에는 $0.013{\pm}0.004$(OD) 로 유의하게 감소하였다(P<0.05). 3) AMPH 정주전후의 호중구 자극상태에서의 과산화물 음이온은 각기 $0.177{\pm}0.044$(OD), $0.095{\pm}0.042$(OD) 로서 역시 AMPH 정주후 유의하게 감소하였다(p<0.01). 4) AMPH 정주전후의 말초호중구수와 혈압, 맥박 및 동맥혈산소분압은 양군간에 차이가 없었다. 결론: 1) 급성 폐렴환자에서의 AMPH 사용은 호중구의 호흡폭발을 감소시켜 방어기전으로서의 호중구의 역할을 억제할 것으로 생각되며 임상적으로 다장기 부전증의 증거가 없는 한 감염증세가 우세한 폐렴초기에는 가급적 사용을 억제하는 편이 좋으리라 사료된다. 2) AMPH 사용으로 인한 동맥혈산소분압은 호전은 기대할 수 없고 맥박의 상승 및 혈압의 감소경향이 있어 혈류동태가 불안정하거나 심혈관 질환이 있는 환자에서의 사용은 피해야 할 것으로 보인다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권7호
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• pp.2207-2209
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• 2014