The Inflammatory Response in Mouse Lung after Acute Sulfur Dioxide Exposure

급성 아황산가스 폭로후 흰쥐의 폐에 유발된 염증반응에 관한 연구

Background: Effect of sulfur dioxide($SO_2$) exposure on airway is well known but little about the effect of $SO_2$ exposure on lung parenchyme. This study is to determine if short tenn exposure to $SO_2$ in concentration commonly found in industrialized environment cause potentially harmful effect on the lung parenchyme, and to evaluate the exposure time-response relationship between short tenn exposure to $SO_2$ and the inflammatory response in mouse lung. Method: 5ppm $SO_2$ gas was used and 48 mice were grouped into control(10), 30(9), 60(11), and 120 minute exposure(18) group. In each group, bronchoalveolar lavage(BAL) was done immediately after and at 1,2,3 days after exposure. Histological examination was performed in control and 120 minute exposure group. Results: 1) Cell response in bronchoalveolar lavage fluid. In 30 and 60 minute exposure group, compared to the control group, lymphocyte count has significantly increased(p<0.05) at 1 day after exposure but did not differ at 2 days after exposure. In 120 minute exposure group, also compared to the control group, there was significant increase in total cell, macrophage, and lymphocyte count at 1 day after exposure, (p<0.05) which lasted for 2 days but did not significantly differ at 3 days after exposure. 2) Histological findings in 120 minute exposure group. In the airway, mild epithelial cell damage and ciliary loss were noted but there was no evidence of inflammatory cell infiltration. Interstitial inflammatory infiltration was noted at 1 day after exposure, which lasted for 3 days after exposure and there was no evidence of edema or fibrosis in the interstitium Conclusions: These data indicate potentially noxious effect of $SO_2$ on the lung parenchyme as well as the airway at exposure level that are regarded as relatively safe, and the duration of injury depends on the exposure time.

연구배경: Sulfur dioxide($SO_2$)폭로가 기도에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려져 있으나, 폐실질에 미치는 영향에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구는 산업화된 환경에서 흔히 발견되는 농도의 아황산가스의 단기간폭로가 흰쥐의 폐실질에 미치는 영향에 대해 알아보고, 아황산가스의 폭로기간과 폐의 염증반응 정도와의 연관 관계에 대해 알아보고자 하였다. 방법: 48마리의 흰쥐를 대조군(10마리), 30분 폭로군(9마리), 60분 폭로군(11 마리), 120분 폭로군(18마리)으로 나누어 폭로군에는 5ppm의 $SO_2$가스를 정해진 시간동안 폭로 시켰다. 각 군을 4개의 부분군으로 나누어 폭로직후, 폭로 1일후, 폭로 2일 후, 폭로 3일 후에 기관지 폐포세척술을 시행하였다. 조직학적 검사는 대조군과 120분 폭로군에서 시행하였다. 결과: 1) 기관지 폐포 세척액의 세포반응: 30분 폭로군과 60분폭로군에서 폭로 직후에는 대조군과 유의한 차이는 없었으나, 폭로 24시간 후는 대조군에 비해 임파구는 유의하게 증가하였고(p<0.05), 폭로 48시간 이후는 대조군에 비해 유의한 차이는 없었다. 120분 폭로군에서는 폭로직후에는 대조군과 유의한 차이는 없었고, 폭로 24시간후와 폭로 48시간후에는 총 세포수와 대식세포수, 임파구수가 모두 대조군에 비해 유의하게 증가하였으며(p<0.05), 72시간후에는 대조군과 유의한 차이는 없었다. 2) 120분 폭로군에서 조직학적 소견: 기도(기관과 기관지, 세기관지)에는 경도의 상피세포의 손상과 섬모의 소실이 관찰되었으며 염증세포의 침윤은 관찰되지 않았다. 폐포 간질에는 염증세포의 침윤이 폭로 1일 후부터 관찰되어 3일까지 지속되었으며, 페부종이나 섬유화등의 간질성 변화는 관찰되지 않았다. 결론: 이상의 결과로 실내 작업환경에서 단기간 동안 폭로될 수 있는, 비교적 안전한 것으로 알려진 농도의 $SO_2$가스의 폭로가 흰쥐의 기도에 손상을 가져올 뿐만 아니라 폐실질에도 염증반응을 유발한다는 것을 확인할 수 있었으며, 폐실질의 손상이 지속되는 기간은 폭로기간에 의존한다는 사실을 알 수 있었다.