The Effect of Histamine on Polymorphonuclear Leukocyte-induced Pneumocyte Injury in Vitro

다형핵구에 의한 폐포세포 손상에 Histamine이 미치는 영향

Background: Although polymorphonuclear leukocytes (PMN) are important in protecting the airways and alveolar surfaces, there is evidence that they can also injure the lung while exercising their defensive role. However it has been unclear whether PMN-induced pneumocyte injury is mediated by their direct cytotoxic effect on target cells or by PMN-derived cytotoxic mediators. On the other hand histamine was known not only to act as an important chemical mediator participated in the pathogenesis of some atotic and allegic disorders, but also to have an inhibitory effect on normal PMN functions. Method: To study the mechanism by which PMN induce pneumocyte injury, we cocultured PMN from four healthy nonsmokers or their PMN-derived supernatants (PMN-SPN) with monolayers of $^{51}Cr$-labeled human A549 pneumocytes and compared PMN-and PMN-SPN-mediated pneumocyte injuries measured by $^{51}Cr$ release assay. We also compared the effects of histamine on each pneumocyte injury. Results: 1) PMN-SPN showed more injurious effect on A549 pneumocytes than that of PMN itself regardless histamine pretreatment of PMN. 2) Pneumocyte injury by PMN with histamine pretreatment was increased or decreased compared with that by PMN without histamine pretreatment, according to histamine concentrations, and PMN stimulating agents and their concentrations. 3) Pneumocyte injury by PMN-SPN with histamine pretreatment tended to be decreased compared with that by PMN-SPN without histamine pretreatment. Conclusion: Our results suggest that PMN-SPN may play more important role in mediating pneumocyte injury than PMN itself and that histamine may partially play a protective role on PMN-induced pneumocyte injury. Alternatively we conclude that the effects of histamine on PMN-induced pneumocyte injury may be affected by microenvironment in vivo.

연구배경 : 다형핵구는 폐조직세포들을 방어하는데도 중요한 역할을 하지만, 방어기전을 수행하는 과정에서 오히려 폐조직세포들의 손상을 초래하기도 한다. 그러나 다형핵구에 의한 폐조직세포 손상이, 폐조직세포들에 대한 다형핵구의 직접적인 세포득성작용에 의한 것인지, 혹은 다형핵구로부터 유리되는 어떤 세포독성 매개물질에 의한 것인치에 대해서는 아직 불확실하다. 한편 histamine은 알레르기성 질환 및 일부 호흡기질환의 병인에 중요한 매개물질로 작용하기도 하지만, 다형핵구의 여러 기능들을 조절하는 작용도 하는 것으로 알려져 있다. 따라서 저자를온 다형핵구에 의한 폐조직세포의 손상기전을 보다 명확히 이해하고, 이에 대한 히스타민의 영향을 연구하기 위해 본 연구를 시작하였다. 방법 : $^{51}Cr$을 부착시킨 A549 폐포세포와 4명의 건강한 비흡연자들의 말초 정맥혈로부터 분리한 다형핵구 혹은 다형핵구 상충액을 함께 배양하여 발생되는 폐포세포 손상정도를 $^{51}Cr$-release assay로 측정하여 비교하는 한편, 각각의 경우에 다형핵구를 histamine으로 전처치함으로써 나타나는 변화를 관찰하였다. 결과 : 1) 세포자극제의 종류와 농도 및 전처치한 히스타민의 농도에 따라 다소 차이는 있었지만, 전반적으로 다형핵구 자체에 의한 폐포세포 손상 정도보다는, 다형핵구상충액에 의한 폐포세포 손상 정도가 더 심한 경향을 보였다. 2) Histamine으로 전처치한 다형핵구 자체에 의한 폐포세포 손상 정도는, HBSS만으로 전처치한 다형핵 자체에 의한 폐포세포 손상 정도에 비해, 전처치한 histamine의 농도와 다형핵구 자극제의 종류 및 농도에 따라 억제 혹은 증강되는 일정치 않은 양상을 나타냈다. 3) Histamine으로 전처치한 다형핵구의 상층액에 의한 폐포세포 손상 정도는, HBSS만으로 전처치한 다형핵구의 상층액에 의한 폐포세포 손상 정도에 비해, 전반적으로 억제되는 경향이 있었다. 결론 : 이상의 연구결과 다형핵구에 의한 폐세포 손상은, 다형핵구의 폐포세포에 대한 직접적인 세포독성 작용보다는 활성화된 다형핵구로부터 분비되는 어떤 세포독성 물질들에 의해 매개되는 것으로 생각되며, histamine은 정상적으로는 다형핵구의 세포독성작용을 억제하나, 다형핵구와 폐포세포간의 상호작용시에는 주위의 미세환경에 따라 다르게 작용할 수도 있을 것으로 추측된다.