Effects of Pranlukast on Ovalbumin Induced Early-Phase Bronchoconstriction in Guinea Pigs

기니픽에서 Ovalbumin으로 유발된 즉시형 기관지 수축반응에 대한 Pranlukast의 효과

Background : Leukotriene (LT) $C_4$, $D_4$, and $E_4$, the main components of slow-reacting substance of anaphylaxis (SRS-A), have been suggested to play an important role in bronchial asthma such as antigen-induced bronchoconstriction, airway hyperreactivity, and pulmonary eosinophil accumulation. The purpose of this study was to evaluate the effects of treatment with the cysteinyl-LTs (cys-LTs) antagonist, pranlukast on allergen-induced guinea pig asthma model. Methods : Guinea pigs of treatment and placebo groups were sensitized by subcutaneous injection of ovalbumin(OVA) and challenged by inhalation of aerosolized OVA (1% weight/volume OVA). Normal control group did not sensitize with OVA. Oral ingestion of pranlukast and normal saline to the treatment and placebo groups was performed. In the treatment and placebo groups, airway resistance was measured before and after oral ingestion. Serum $LTC_4$ and eosinophilic infiltration of the bronchiolar and peribronchiolar tissues were measured after ingestion in the treatment and placebo groups. Results : Allergen-induced airway constriction developed in 20 (8 in treatment group, 12 in placebo group) among 35 guinea pigs. Airway resistance was significantly decreased at 3 and 6 minutes after OVA challenge in the pranlukast treatment group. In the placebo group, there was no difference of airway resistance between before and after saline ingestion. Serum $LTC_4$ levels showed 348.4 pg/ml in the treatment group, 373.9 pg/ml in the placebo group, and 364.4 pg/ml in the control group. There were no statistically significant difference between treatment and placebo group (p=0.232), and treatment and control group (p=0.501). Eosinophilic infiltrations in the peribronchiolar region per one-microscopic field ($\times$400 high power fields) demonstrated 7.06 in the treatment group, 19.2 in the placebo group, and 4.50 in the control group. There was significant decrement of eosinophilic infiltration in the treatment group which was compared with placebo group (p=0.001). Conclusion : These results demonstrate that pranlukast, a cys-LTs receptor antagonist, can attenuate allergen induced early-phase bronchoconstriction and eosinophilic infiltration in the bronchiolar tissues.

연구배경 : 기관지 천식에서 기관지 수축 및 호산구 화학 주성 효과를 나타내는 Leukotrienes (LTs)의 역할이 최근 잘 알려져 있으며 이러한 LTs의 작용을 억제하는 치료제에 대한 관심이 대두되고 있다. 저자들은 비마취, 비결박 상태의 기니픽 기관지 천식 모델에서 즉시형 기관지 수축 반응 시 기도저항의 변동을 측정하고, pranlukast 투여가 기도저항, 기관지 조직내 호산구의 침윤 정도, 혈중 $LTC_4$의 농도의 변화에 미치는 영향을 평가하고자 본 연구를 실시하였다. 방 법 : 기니픽 44마리 (치료군 16마리, 대조군 19마리, 정상군 9마리)를 대상으로 하였으며 치료군과 대조군 기니픽에 ovalbumin(OVA)을 감작하고 1주후 OVA을 연무기를 이용하여 흡입시켜 즉시형 기도수축 모델을 만든 뒤 실험 동물용 체적 기록 상자를 이용하여 기도저항을 측정하였다. 정상군은 감작하지 않은 상태에서 기도저항을 측정하였다. 치료군은 pranlukast 10mg/kg/day를, 대조군과 정상군은 생리식염수 1ml/day를 7일간 경구 투여한 후 치료군, 대조군, 정상군 모두 indomethacine 10mg/kg 및 mepyramine 10mg/kg를 복강내 투여한 다음 OVA 분무로 즉시형 기관지 수축반응을 일으켜 기도저항을 측정하였다. 기도저항 측정 후 혈중 $LTC_4$의 농도를 측정하고 한 쪽 폐장을 적출하여 파라핀 포매조직을 만들어 H-E 염색으로 세기관지를 포함하는 400배 현미경 시야내에 존재하는 호산구의 수로써 호산구의 침윤 정도를 확인하였다. 결 과 : 천식 모델로 확인된 기니픽은 치료군 8마리, 대조군 16마리로 57.1%의 발생율을 나타내었고 기관지 천식이 발생되지 않은 기니픽은 모두 본 연구 대상에서 제외시켰다. OVA으로 감작 시키지 않은 정상군의 기도저항의 변동은 기저치의 50% 내외였다. OVA 흡입으로 즉시형 기관지 수축 반응을 나타낸 상태에서 측정한 기도저항은 치료군에서는 흡입 후 3분부터 24분까지 3분 간격으로 측정 했을때 3분, 6분에서 pranlukast 투여 후가 투여 전에 비하여 통계적으로 유의하게 낮았고 24분까지 통계적 유의성은 없었지만 기도저항이 투여전에 비하여 감소된 경향을 나타내었다. 대조군에서는 OVA 흡입후 3분부터 30분까지 생리식염수 투여전파 후에 기도저항의 차이가 없었다. 혈중 $LTC_4$ 농도는 치료군 348.4 pg/ml, 대조군 373.9 pg/ml였으며, 정상군에서는 364.4 pg/ml로 치료군과 대조군(p=0.232), 치료군과 정상군(p=0.501), 사이에 통계적으로 유의한 차이가 발견되지 않았고, 치료군, 대조군 및 정상군의 세 구간의 비교에서도 통계적으로 의미 있는 차이가 없었다(p=0.456). 기관지 조직내 호산구의 침윤은 400배 현미경 시야당 치료군, 대조군, 정상군 각각 7.06, 19.2, 4.50개로 치료군, 대조군, 정상군 사이의 분산분석에서는 세군간에 의미 있는 차이가 있었고(p=0.008) 치료군이 대조군에 비하여 통계적으로 의미 있는 감소를 나타내었다(p=0.001). 곁 론 : OVA으로 감작된 기니픽 천식 모델에서 즉시형 기관지 수축 반응 시 cys-LTs 수용체 억제제인 pranlukast 경구 투여는 대조군과 비교하여 기도저항의 감소 및 기관지, 폐 조직 내 호산구 침윤의 감소를 나타내어 기관지 수축 억제 효과가 있음을 알 수 있었다. 혈중 $LTC_4$의 농도는 대조군과 차이가 없음이 관찰되어 전신의 순환 cys-LTs에는 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 이와 같은 기니픽에 대한 결과를 바탕으로 향후 기관지 천식 환자에 대한 pranlukast의 효과에 관하여 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.