N-Acetylcysteine이 호중구의 Superoxide, Chemotaxis 및 혈장과 호중구의 Glutathione에 미치는 영향

Effect of N-Acetylcysteine on the Supetoxide Release, Chemotaxis from the Neutrophils and Glutathione Level of Plasma and Neutrophils

연구배경 : N-acetylcysteine(ACE)은 임상에서는 객담용해제로 널리 쓰이고 있으나 시험관내 실험 또는 동물실험에서 ACE는 염증세포에서의 산소유리기를 감소시키고, 세포내 강력한 항산화기능을 갖고있는 glutathione(GSH)의 합성을 촉진한다고 알려졌다. 저자들은 만성폐쇄성폐질환 환자에게 통상 투여용량인 매일 600mg씩 1주일간 ACE를 투여했을때 말초혈액내 호중구의 superoxide 분비, chemotaxis 등의 기능에 변화가 오는지 또는 혈장의 GSH 농도가 증가되는지를 살펴보고 동시에 시험관내 실험으로 정상인의 호중구에 ACE를 가했을때 ACE의 농도에 따라 superoxide나 GSH의 양에 변화가 오는지를 관찰하였다. 방법 : ACE 투여 전, 후에 만성폐쇄성폐질환 환자의 말초혈액에서 호중구를 분리하여 PMA로 자극하거나 안했을때의 superoxide 분비를 분광광도계로, luminol-enhanced chemiluminescence를 luminometer로, 혈장의 GSH 농도를 분광광도계로 각각 측정하였다. 한편 정상인의 호중구를 분리하여 $10^{-2}-10^{-5}$ mole의 ACE와 혼합배양시의 superoxide, chemiluminescence 및 GSH를 각각 같은 방법으로 측정하였다. 결과 : ACE를 투여하기 전, 후의 말초혈액내 호중구의 superoxide 분비는 $1.97{\pm}1.75nM/1.4{\times}10^6\;cells/15min$, $2.75{\pm}2.14nM$이었고 PMA로 자극하였을때는 $67.52{\pm}13.41nM$, $67.99{\pm}13.54\;nM$로서 각각 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 호중구의 chemiluminescence도 ACE 투여전, 후에 $2.64{\pm}2.29mV$, $2.91{\pm}3.58mV$이었고 PMA로 자극하였을때는 $40.76{\pm}30.09mV$, $37.33{\pm}30.03mV$로서 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 호중구의 chemotaxis를 chemotactic index로 비교하였을때 ACE투여전, 후에 $55.71{\pm}16.34$, $59.68{\pm}11.57$이었고 혈장의 GSH는 $0.37{\pm}0.17nM/4{\times}10^5cells$, $0.39{\pm}0.18nM$로서 역시 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 정상인의 호중구를 분리하여 $10^{-5}-10^{-2}$ mole의 ACE와 동시배양하며 PMA로 자극하였을때 superoxide는 ACE를 가하지 않은 대조군에서의 $56.54nM/1.4{\times}10^6\;cells/15min$에 비해 ACE의 $10^{-2}$ mole에서 37.0nM로서 유의하게 감소하였고 ACE의 농도에 따라 감소하는 양상을 보였다(r=-0.269, p<0.05). 호중구의 GSH 농도는 대조군의 $0.27nM/4{\times}10^5\;cells$에 비하여 ACE의 $10^{-3}$ mole에서 0.35nM, $10^{-2}$ mole 에서 1.15 nM로서 유의하게 증가하여 ACE의 농도에 따라 증가하였다(r=0.72, p<0.01). 결론 : ACE를 만성폐쇄성폐질환 환자에게 매일 600mg씩 1주일간 투여하였을때 말초혈액내 호중구의 superoxide 분비, chemotaxis에 영향을 주지 않았고 혈장의 glutathione 농도에도 변화가 없었다. 그러나 정상인의 호중구를 분리하여 ACE와 같이 배양한 실험에서 ACE는 농도에 비례하여 호중구의 superoxide 분비를 억제하였고 GSH를 증가시켰다. 이상으로 미루어 ACE는 염증세포에서의 superoxide 분비를 억제하고 GSH를 증가시킴으로서 oxidant-antioxidant 간의 불균형으로 야기되는 ARDS, 폐기종, 간질성폐질환등의 치료에 이용될수 있을것으로 생각되나 폐기종을 포함한 만성폐쇄성폐질환의 치료에 이용되기 위해서는 ACE의 혈중농도 또는 폐포세척액내의 농도를 충분히 증가시키는 방법이 강구되어야 할 것으로 사료된다.

Background: N-acetylcysteine(ACE) is used both orally and intravenously in a variety of experimental pathologies resembling human disease states which exhibit endothelial toxicity as a result of oxidative stress, including acute pulmonary oxygen toxicity, septicemia and endotoxin shock. Despite these observations in vivo, it is not certain how this thiol drug produces its protective effects. ACE is a cysteine derivative which is able to direct1y react with oxygen radicals and may also act as a cysteine and glutathione(GSH) precursor following deacetylation. In this paper, we tried to know whether the therapeutic doses of ACE can modify the inflammatory function of the neutrophils and can increase the glutathione level of plasma in chronic obstructive pulmonary disease(COPD) patients. In addition, the effect of ACE to the purified neutrophil in terms of superoxide release and glutathione synthesis were observed. Method: Firstly, we gave 600mg of ACE for seven days and compare the release of superoxide, luminol-enhanced chemiluminescence from the neutrophils, neutrophil chemotaxis, and plasma GSH levels before and after ACE treatment in COPD patients. Secondly, we observed the dose dependent effect of ACE to the purified neutrophil's superoxide release and GSH levels in vitro. Results: 1) Usual oral therapeutic doses(600mg per day) of ACE for seven days did affect neither on the neutrophil's superoxide release, chemiluminescence, chemotaxis, nor on the plasma GSH concentration in the COPD patients. 2) ACE decreases the purified neutrophil's superoxide release and increase the GSH production in dose dependent fashion in vitro. Conclusion: Despite the fact that oral ACE treatment did not affect on the neutrophil's inflammatory function and plasma GSH concentration in COPD patients in usual therapeutic doses, it decreases the superoxide release and increases the GSH production from the isolated neutrophils in high molar concentrations. These findings suggest that to obtain an antioxidative effects of ACE, it might be needed to increase the daily dosage of ACE or therapeutic duration or change the route of adminisration in COPD patients.