Characterization of Antioxident Enzymes in the Lung of Rat Exposed to Cigarette Smoke

흡연한 흰쥐 폐조직 항산화효소들의 특성

Oxidants in environment or cigarette smoke are known to be implicated in the oxidative damages of pulmonary system. Such cellular damages are prevented by the presence of adequate levels of antioxidants in the tissue. In the present study, we investigated the influences of smoking duration and concentration of smoke on lung antioxidant defense in rats. Subchronic exposure of rats to smoke generated from 6 cigarettes per day for 90 days caused the activities of catalase and superoxide dismutase (SOD) to increase. However, glutathione peroxidase (GP-Xase) was not significantly changed. Total sulfhydryl compounds (Total-SH) in the lung homogenates from the rats inhaled with cigarette smoke for 15 days was decreased by 44% , thereafter it was returned to the level of normal rats. On the contrary, when rats were daily exposed to a different concentration of smoke generated from 1 to 20 cigarettes per day for 15 days, the activity of catalase was increased gradually with dose, but total SOD activity was increased only in the rats of low dose groups less than 5 cigarettes. Three types of SOD (one Cu, Zn-SOD with pI 4.9, and two Zn-SOD with pI 4.7 and 7.9)were detected in the lung homogenates and Zn-SOD with pI 4.7 was the major and cigarette-smoke inducible form. These results indicate that the protection of lung against oxidants from cigarette smoke seems to be accomplished by the induction of catalase and SOD, especially a cyanide resistant Zn-SOD with pI 4.f, following the consumption of antioxidants such as GSH in the beginning of inhalation period.

공기중에 존재하는 여러 산화성 물질들은 호흡기의 손상과 관련이 있는 것으로 알려지고 있으며 이와같은 산화성 물질에 의한 손상은 폐에 존재하는 항산화 물질이나 항산화 효소들에 의해 감소 또는 예방될 수 있다. 저자들은 폐의 항산화방어 기전에 대한 흡연의 영향을 흰쥐에서 관찰하였다. 횐쥐를 6개피의 담배연기에 일일 20분씩 90일간 전신 폭로했을때 조직내의 catalase와 superoxlde dismutase(SOD)의 활성이 유의하게 증가되었다(p<0.05) 그러나 glutathione peroxidase의 활성도는 변화되지 않았고 thiol 화합물의 함량은 흡연 시작후 15일에 44%까지 감소되었으나 그후 정상으로 회복되었다. 한편, 횐쥐를 1, 3, 5, 10 및 20개피의 담배연기에 같은 방법으로 15일간 노출시켰을때, catalase는 개피수에 따라서 증가되었고 총 SOD의 활성도는 5개피 이하에서만 특이하게 증가되었으며 대부분 Zn-SOD이었다. 폐에는 한 종의 Cu, Zn-SOD (pI 4.9)와 CN에 내성이 있는 두종의 Mn-SOD(pI 4.7, pI 7.9)가 존재하였고, 등전점이 4.7인 Zn-SOD가 주된 동위효소로써 흡연에 의해 유도되는 형태였다. 이 결과들은 흡연으로부터 폐의 보호는 초기에는 항산화 물질들의 소모로, 그리고 만성 흡연의 경우는 항산화 효소들의 유도로 이루어지며. 특히 Zn-SOD (pI 4.7)와 catalase가 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다.