급성 폐렴에 의한 패혈증 환자에서 Aminophylline이 혈중 호중구의 과산화물 음이온 유리에 미치는 영향

The Effects of Aminophylline on the Superoxide Anion Generation of Neutrophils from Established Human Sepsis Caused by Acute Pneumonia

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.

Background: The Microbicidal and cytotoxic activities of neutrophils are to a large extent dependent on a burst of oxidative metabolism which generates superoxide anion, hydrogen peroxide, and other reactive products of oxygen. The respiratory burst of PMN is initiated by intracellular calcium mobilization that follows immune or particular stimulation and is very sensitive to modulation by c-AMP or adenosine. Despite its antagonism against adenosine, earlier study has demonstrated potent theophylline inhibition of the PMN respiratory burst at variable ranges of blood concentrations of theophylline in the healthy normal volunteers and in the septic animals pretreated or early post-treated with aminophylline (AMPH) or pentoxifylline. However it is unclear whether theophylline inhibits the superoxide generation or not in the established human sepsis caused by acute pneumonia, as taking into consideration of the fact that full activation of neutrophils have occurred within minutes after the septic insult in the animal experiments. Methods: We measured the $O_2$ generation of peripheral arterial neutrophils obtained from 11 human septic subjects caused by acute pneumonia before and 1 hour after completion of continuous AMPH infusion. Patients were identified and studied within 48 hour of admission. All subjects were administered an intravenous loading and maintenance dose of AMPH. The generation of $O_2$ was measured at a discrete time point (60 min) by the reduction of ferricytochrome c.PMA (10 ${\mu}g/ml$) was used as a stimulating agent. PMNs were isolated at a concentration of $2{\times}10^6$ cells/ml. The arterial oxygen tension, blood pressure and heart rates were also checked to evaluate the systemic effects of AMPH in the acute pneumonia. Results: The mean serum concentration of AMPH at 60 minutes was $8.8{\pm}0.6{\mu}g/ml$. Sixty minutes after AMPH infusion the generatition of $O_2$ was decreased from $0.076{\pm}0.034$ to $0.013{\pm}0.004$(OD) (p<0.05) and from $0.177{\pm}0.044$ to $0.095{\pm}0.042$(OD) (p<0.01) in the resting and stimulated PMNs respectively. $PaO_2$ was not changed after AMPH infusion. Conclusion: AMPH may compromise host defense by significant inhibition of neutrophil release of superoxide anion and it had no effect on improving $PaO_2$ in the acute pneumonia.