Longitudinal flowcytometric measurement of respiratory burst activity of neutrophils in patients with pneumonia

폐렴경과 중 순환 호중구의 Respiratory Burst 활성도 변화

Background : Recognition and ingestion of opsonized microorganisms by neutrophils induces the burst of oxidative metabolic activity. Products of the respiratory burst activity provide powerful oxygen dependent killing mechanism. Measurement of respiratory burst activity has been a major indicator of the functional capacity of neutrophils. We determined the respiratory burst activity of neutrophils in patients with pneumonia and observed the changes during the clinical course of pneumonia. Methods: The EDTA blood was drawn from 24 normal controls and same numbers of pneumonia patients. The respiratory burst activity(with the production of $H_2O_2$ which changes nonfluorescent DCF-DA to green fluorescent DCF) in the non-stimulated state and the stimulated state with fMLP and PMA of neutrophils was measured by flowcytometry at day 1, 3, 5, 7 and 9 of admission. Results: The respiratory burst activity of neutrophils was mildly increased by stimulation with fMLP. But there was no statistical significance between normal control and patients with pneumonia. The respiratory burst activity of neutrophils was markedly increased by stimulation with PMA in both groups. There was a significant difference in response to PMA between normal control and patients with pneumonia. The production of hydrogen peroxide from neutrophils was decreased during early course of pneumonia and it was recuperated gradually to normal level in 9 days. Conclusion : Hydrogen peroxide production from neutrophils was suppressed during early course of pneumonia and restored after treatment. It is suggested that the production of oxygen radical in response to PMA stimulation from each neutrophils is decreased rather than increased during the early course of pneumonia.

연구배경: 말초혈액내 백혈구의 약 60%를 차지하는 호중구는 세균 및 진균 감염시 일차 방어기전으로 염증부위에 모여 세균 및 진균을 탐식하고 이때 활성화된 호중구는 산화율을 생성하고 이와 함께 탈과립된 효소 등에 의해서 살균작용이 이루어진다. Respiratory burst에 의하여 생성된 산화물은 감염에서의 살균 작용 외에, 염증반응의 중추 역할을 하는 물질로서 조직손상, 약물대사, 노화, 발암과정에 관여하여 각종 질환과의 연관성을 제시하고 있다. 본 연구는 폐렴환자에 있어서 폐렴의 경과 중에 중요한 역할을 하는 호중구로부터 산화물의 생성능력을 보기 위해 Respi ratory burst 활성도를 측정하였다. 방법: 건강인 24명과 폐렴으로 진단된 24명의 환자를 대상으로 혈액내 호중구의 respiratory burst 활성도를 입원 1일, 3일, 5일, 7일, 9일째에 자극하지 않은 상태 및 fMLP(formyl- MethionylLeucyl-Phenylalanine)와 PMA(phorbol myristate acerate)로 자극한 상태에서 DCF-DA를 이용한 유세포분석법으로 측정하였다. 결과: 정상인 호중구는 생리적 자극제인 fMLP에 대해 통계학적으로 의미는 없지만 약간 높은 활성도를 보였고 비생리적 자극제인 PMA에 대해서는 통계학적으로 의미있는 높은 활성도를 나타냈다. 그러나 폐렴환자의 호중구는 PMA에 자극은 되었으나 정상인 호중구보다 활성도가 덜 증가하였다(p<0.01). 호중구의 respiratory burst 활성도를 폐렴과 정상인에서 비교할 때, 자극 전에는 양군간에 차이가 없었고 fMLP로 자극한 경우에도 의미있는 차이는 없었다. 그러나 PMA로 자극한 경우 내원 1일부터 10일까지 폐렴환자는 정상인에 비해 자극에 대한 respiratory burst 활성도의 증가폭이 통계적으로 의미있게 폐렴 초기에 저하되었다가 치료가 진행됨에 따라 정상화되는 양상을 보였다. 결론: 폐렴으로 진단된 환자의 치료과정 중 혈중 호중구로부터의 과산화수소 생성능은 항생제 투여전에는 감소된 상태였으며 이후 치료 개시와 함께 점차 증가하여 9일째에는 정상인 수준으로 회복되었다.