Airway Inflammation and Responses in the Bronchial Asthma Model in Sprague-Dawley Rats Sensitized by Ovalbumin

백서 기관지 천식 모텔에서 난황에 의한 기도염증과 기도반응

Background: To evaluate airway responses and inflammation to antigen in Sprague-Dawley rat asthma model, we examined airway responses, serial histologic changes of the lung, and the relationship between airway responses and airway inflammation after antigen airway challenge. Methods: Sprague-Dawley rats were sensitized with subcutaneous injection of 10 ${\mu}g$ ovalbumin(OA). Antigen airway challenges were done 14~16 days after sensitization and the sensitized rats were sacrificed 1h($A_E$), 6~8h($A_L$) and 1day($A_D$) after airway challenge, to examine the histologic changes of the lung. Airway responses were measured by body plethysmograph and recorded by enhanced pause(Penh) as an index of airway obstruction 6~8h after antigen challenges. Nonsensitized controls(10 rats) were also challenged with antigen and sacrificed 1 day later. Histopathologic examination of two trachea, large bronchi, small bronchi, and vessels was performed to evaluate the severity of inflammation and eosinophilic infiltration with H&E stain. Results: In 17 of 20 rats(85%) in both groups, we observed airway responses. Among them, an early response(ER) in 15 rats(75%), an dual response in 5(25%), and an late response(LR) only in 2 rats(10%) displayed. There were no significant differences in the severity of inflammation among the trachea, large bronchi, small bronchi and vessels in all groups after antigen challenge(p>0.05) and between early and late responders. The significant eosinophil infiltration was observed in 5 rats(50%) of AL(p<0.05) compared with in AE and controls. Also, eosinophil infiltration was observed in higher trend in LR(57.1%) compared to ER(40%)(p>0.05). Conclusion: Sprague-Dawley rats sensitized with subcutaneous injection of OA showed a significant airway responses to antigen challenge. But antigen challenges caused a little eosinophil infiltration and no significant airway inflammation. Asthma model of Sprague-Dawley rats could be useful for antigen-induced airway responses, but this model has a limitation for the study of human asthma because of no significant pathologic change.

연구배경: 기관지천식은 기도의 과민성을 특징을 지닌 기도의 염증성 질환이며, 기관지천식에서의 기도 염종의 특성에 관한 연구는 기관지천식의 병인과 병태생리를 이해하는데 필수적이다. 본 연구의 목적은 백서에서 국내에서 개발된 일실 체용적 변동기록기을 이용하여 항원에 의한 반응을 관찰하여 기관지천식의 모델을 확립하고, 사람 기관지 천식과의 유사성을 알아보고자 백서의 기관지천식 모텔에서 기도의 염증을 관찰하여 항원에 의한 기도의 반응 양상에 따른 차이를 비교하고자 하였다. 대상 및 방법: 백서 30마리에 0.1mg의 난황을 피하로 주입하여 감작시키고, 감작후 14-16일 항원유발시험을 시행하여 각 10마리씩 3군으로 나누어 기도의 반응을 관찰하면서 1시간, 6-8시간, 24시간 후에 사망시켜 폐조직의 변화를 관찰하였다. 대조군 10마리는 감작군과 동일한 방법으로 항원을 흡입하고 1일 후에 사망시켰다. 기도반응은 동물용 일실 체용적 변동기록기를 사용하여 enhanced pause(Penh)를 지표로 측정하였다. 병리소견은 백서를 사망시켜 폐와 기관지를 절제한 후 Hematoxylin Eosin으로 염색하여 기관, 대기관지 및 소기관지 및 혈관주위에서 염증반응과 호산구 침윤을 관찰하였다. 결 과: 항원 유발시험을 시행한 20마리중 총 17마리(85%)에서 항원에 의한 기도의 수축반응을 보였다. 이들중 15 마리(75%)에서 조기반응을, 5 마리(25%)는 이중반응을 보였고 2마리(10%)는 후기반응만을 보였다. 항원 유발 후 기관, 대기관지, 소기관지와 혈관주 위에서의 염증반응은 1시간군, 6시간군, 1일군모두에서 대조군과 유의한 차이는 없었다(p>0.05). 항원유발시험후 호산구의 침윤은 1시간군과 대조군에서는 호산구의 침윤을 전혀 관찰할 수 없었으나, 6시간군은 5마리(50%)에서 호산구의 침윤을 관찰하였으며, 대조군과 유의한 호산구의 침윤을 관찰할 수 있었다(p<0.05). 조기반응과 후기반응을 관찰할 수 있었던 6시간군과 1일군에서 조기반응군(조기반응만을 보인 백서, n=10)과 후기반응군(이중반응과 후기반응만을 보인 백서, n=7) 에서 염증의 침윤은 모든 부위에서 유의한 차이는 없었다. 호산구의 침윤은 조기반응군에는 10마리중 4마리(40%)에서 $0.7{\pm}1.1$등급이었으며, 후기반응군은 7마리중 4 마리(57.1%)에서 $1.0{\pm}1.0$으로 높았으나, 통계적으로 유의하지는 않았다(p>0.05). 결 론: 백서의 기관지천식 모델에서 항원에 의한 기도의 수축 반응은 높고 반응률을 보였으나 기도의 염증 반응을 유발하지는 않으며, 호산구의 침윤도 미약하다고 생각된다. 그러므로 백서 기관지 천식모델은 항원에 의한 기도 반응의 연구에는 좋으나, 사랑의 만성 기관지 천식을 연구하기에는 적당치 못하다고 생각된다.