쥐의 폐에서 방사선이 Nitric Oxide (NO), Nitric Oxide Synthase (NO) 및 TGF- $\beta$의 발현에 미치는 영향

Radiation Effect on NO, NOS and TGF-$\beta$ Expressions In Rat Lung

목적: 방사선폐렴에서 NO가 염증반응을 매개하는 물질로 보고되고 있는데, 이때 유도형의 Nitric Oxide Synthase 2(NOS2) 가 주로 Nitric Oxide (NO) 생성에 관여하는 것으로 알려져 있다. 이 NOS2의 억제조절물질로 TGF-${\beta}$가 알려져 있으며, 최근에는 NO가 증가하면 TGF-${\beta}$의 활성이 증가하고 그에 따라 NOS2가 억제되어 NO의 생성이 억제되는 간섭기전(feedback mechanism)이 보고되어 있다. In vivo 동물모델에서 방사선조사 후에 NOS2 발현 및 NO 생성의 변화를 측정하고, 그에 따라 TGF-${\beta}$가 어떻게 변하는지를 관찰하고자 본 연구를 진행하였다. 대상 및 방법: Sprague-Bawler 쥐 60마리를 마취 후 5 Gy와 20 Gy의 방사선을 우측 폐에 조사하고 대조군은 위 조사를 시행하였다. 방사선조사 후 3일, 7일, 14일, 28일, 56일에 방사선 조사군(5 Gy, 20 Gy) 각 5마리와 대조군 2마리를 희생시키고, 희생시키기 전에 우측 페와 좌측 폐의 주기관지에서 각각 폐포 세척을 시행하여 폐포 세척액을 얻었다. 폐포 세척액에서 단백질과 세포 수를 측정한 후 원심 분리하여 상층액은 NO와 TGF-${\beta}$ 단백의 량을 측정하는데, 가라않은 페포 대식세포는 TGF-${\beta}$와 NOS2 mRNA의 RT-PCR을 위한 검체로 사용하였다. 결과: 방사선조사 후 5 Gy군에서는 NO띤 mRNA가 14일 째에 우측 폐에서 발현하였고, 28일 째에는 양족 폐에서, 56일 째에는 좌측 페에서 증가하였다. TGF-${\beta}$ mRNA는 계속 발현되었으나 28일 째에 발현이 감소하는 양상이었고 56일에는 좌측 폐에서 증가하였다. 페포세척액내의 NO는 28일 째 증가하였고, TGF-beta 단백의 양이 56일 째 좌측 폐에서 증가하였다. 20 Gy 군에서는 NOS2 mRNA는 5 Gy와 마찬가지로 14일주 째에 우측 페에서 발현하여 28일주 째에 양쪽 페에서 발현하고 56일 째에 양쪽 폐에서 강하게 발현하였다. TGF-${\beta}$ mRNA는 28일 째에 우측 폐에서 56일 째에 양측 폐에서 증가하였다. 폐포 세척액 내웨 NO의 양은 28일 째에 양쪽 폐에서 증가하였고, TGF-${\beta}$ 단백의 양은 우측 폐에서 28일 째 정점을 이루고, 56일 째에 좌측 폐에 비해 유의한 증가 양상을 보여주었다. 결론 : 방사선페렴의 동물모델에서 NO, NOS2 와 TGF-${\beta}$는 선량에 따라 약간의 차이가 있었지만 14일 째 우측 폐에서의 NOS2 mRNA의 발현을 시작으로 비교적 일관된 발현 양상을 보여 주었고 그에 따라 폐포세척액 내의 NO 및 TGF-${\beta}$ 단백의 양이 변하였다. 그러나 예상과는 달리 56일 째에는 NOS2와 TGF-${\beta}$가 모두 발현하여, 좀 더 많은 개체 수를 대상으로 장기간을 통해 발현 양상을 관찰할 필요성이 있으며, 이 연구를 바탕으로 NOS2 억제제를 사용하여 TGF-${\beta}$의 발현 양상에 어떤 변화가 오는지에 대한 연구가 필요하다고 평가되었다.

Purpose :NOS2 induce NO Production and NO activate TGF-${\beta}$. The TGF-${\beta}$ is a inhibitor of NOS2. If this negative feedback mechanism operating in radiation pneumonitis model, NOS2 inhibitor may play a role in TGF-${\beta}$ suppression. We planned this study to evaluate the expression patterns of NO, NOS2 and TGF-${\beta}$ in vivo radiation pneumonitis model. Materials and Methods : Sixty sprague-Dawley rat were irradiated 5 Gy or 20 Gy. They were sacrificed 3, 7, 14, 28 and 56 days after irradiation. During sacrifice, we peformed broncho-alveolar lavage (BAL). The BAL fluids were centrifuged and supernatents were used for measure NO and TGF-${\beta}$, and the cells were used for RT-PCR. Results : After 5 Gy of radiation, NO in BAL fluid increased at 28 days in both lung and TGF-${\beta}$ in left lung at 56 days. NO increased in BAL fluid at 28 days in both lung after irradiation and TGF-${\beta}$ in right lung at 28-56 days after 20 Gy of radiation. After 5 Gy of radiation, NOS2 expression was increased in right lung at 14 days, in both lung at 28 days and in left lung at 56 days. TGF-${\beta}$ expression was reduced in both lung at 28 days and increased in left lung at 56 days. Conclusions :The Proposed feedback mechanism of NO, NOS2 and TGF-${\beta}$ was operated in vivo radiation pneumonitis model. At 56 days, however, NOS2 and TGF-${\beta}$ expressed concurrently in left lung after 5 Gy and in both lung after 20 Gy of radiation.