The Role and Localization of Nitric Oxide Synthase in Neurogenic Inflammation of the Rat Airways

백서의 기도 선경성 염증에서 산화질소 합성효소(Nitric Oxide Synthase)의 역할과 분포

Background : There have been many debates about the effects of nitric oxide on the neurogenic inflammation. The role of nitric oxide in the neurogenic inflammation of airways will be required a better understanding of the localization and types of nitirc oxide synthase(NOS) activity in the neurogenic inflammation of airways. Method : To investigate the role of nitric oxide in airway neurogenic inflammation, 1) the effects of neurokinin receptor antagonist (FK224) and nitric oxide synthase inhibitor, $N^{\omega}$-nitro-L-arginine (L-NNA) on plasma extravastion were evaluated in four groups of Sprague-Dawley rats ; sham operation group(sham NANC group), electrical vagal stimulation group(NANC2 group), intravenous pretreatment groups with FK224 (1mg/kg ; FK224 group), and L-NNA(1mg/kg ; L-NNA group) 15 minutes before vagal NANC stimulation. 2) NOS activity in trachea with neurogenic inflammation was localized by immunohistochemical stain. Immunohistochemical stain was performed by antibodies specific for inflammatory cells(iNOS), brain(bNOS), and endothelium (eNOS) on trachea obtained from sham NANC, NANC2, and FK224 groups. Results : The results are that plasma extravsation in neurogenic inflammation of rat airways was inhibited by FK224, but enhanced by L-NNA pretreatment(P<0.05). There was significantly increased infiltration of inflammatory cells in subepithelium of neurogenic inflammatory trachea, but the reduction of subepithelial infiltration of inflammatory cells was observed after pretreatment with FK224(P<0.05). Immunostaining with anti-iNOS antibody showed strong reactivity only in infiltrated inflammatory cells in neurogenic rat trachea, and these iNOS reactivity was reduced by pretreatment with FK224. bNOS immunoreactivity was significantly increased only in the nerves both of neurogenic inflammatory and FK224 pretreated trachea compared with sham NANC trachea(p<0.05). eNOS immunoreactivity was not significant change in endothelium in neurogenic inflammation of rat trachea. Conclusion : These results suggest that nitric oxide released from iNOS in infiltrated inflammatory cells has main role in neurogenic inflammation of rat trachea. The presence of bNOS immunoreactivity in the nerves indicates that nitric oxide may be released from the nerves in rat trachea with neurogenic inflammation.

연구 배경 : 기도의 신경성 염증에서 산화질소가 관여하는 것으로 알려져 있으나, 그 역할에 대해서는 논란이 많다. 본 연구는 기도 신경성 염증에 관여하는 산화질소의 역할을 보다 명확히 밝히고자 하였다. 방법 150-350gm의 백서를 이용하여 기도의 신경성 염증에서 신경단백질 수용체 차단제인 FK224와 산화질소 합성효소 억제제인 $N^{\omega}$-nitro-L-arginine (L-NNA) 의 혈장유출에 대한 효과를 먼저 확인하고, 기도 신경성 염증에 관여하는 산화질소가 기도의 신경말단에서만 유리되는 지 또는 신경성 염증에서 유리된 신경 단백질로 인하여 다른 폐장 조직 세포에서도 산화질소가 유리되는 지를 규명하기 위하여 산화질소 합성효소의 종류와 그 분포를 polyclonal anti-NOS antibody에 대한 면역화학효소법으로 확인하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 결과 : 백서의 기도 신경성 염증에서 신경단백질 수용체 차단제인 FK224는 혈장유출을 억제시키며 산화질소 합성효소 억제제인 L-NNA는 혈장유출을 증가시켰다(P<0.05). 기도 신경성 염증유발시 조직내 염증세포의 침윤은 증가되었으며, FK224로 전처치시 조직내의 염증세포의 침윤을 억제시켰다(P<0.05). 염증을 유발하는 것으로 알려진 유도형 산화질소 합성효소(iNOS)의 활성도는 침착된 염증세포에서만 유의하게 증가하였다(P<0.05). 염증을 억제하는 것으로 알려진 산화질소를 생성하는 구성형 산화질소 합성효소(cNOS)인 eNOS의 활성노는 혈관내피세포에서 증가하였으나 의미는 없었고, bNOS의 활성도는 신경성 염증에서 신경세포에서만 증가되었으며, FK224에 의해서도 bNOS의 활성도는 억제되지 않았다. 결론 : 기도의 신경성 염증에서 조직내 염증세포가 증가되며 iNOS에서 생성되는 산화질소가 주로 혈장유출에 관여하는 것으로 사료된다. FK224의 전처치는 염증세포의 조직내 침윤을 억제시키며, iNOS 의 활성도도 감소시켜 기도 혈장유출을 억제시키는 것으로 생각된다. 또한 기도의 신경성 염증에서 NANC신경에서도 산화질소가 유리됨을 알 수 있었으며, 기도 신경성 염증에서 산화질소 합성효소 억제제인 L-NNA로 혈장유출이 증가되는 것은 bNOS에서 유리되는 산화질소의 생성을 L-NNA가 억제시킬 수 있으므로 산화질소 합성효소 억제제가 기도 신경성 염증의 혈장유출을 증가시키는 데에 bNOS가 일부 작용할 것으로 생각되는 바이다.