Effect of the Inhibition of $PLA_2$ on the Oxidative Stress in the Lungs of Glutathione Depleted Rats Given Endotoxin Intratracheally

Glutathione이 고갈된 흰쥐에서 내독소에 의해 유도된 급성 폐손상시 $PLA_2$ 억제가 산소기 형성에 미치는 영향

Background: As one of the etiologies of acute respiratory distress syndrome(ARDS), sepsis is one of the morbid causes of this cryptogenic malady. Even though many documents on the role of endotoxin(ETX) in the pathogenesis of ARDS have been issued, still the underlying mechanism associated with oxidative stress and activation of $PLA_2$ has been controversial. In the present study, the role of phospholipase $A_2(PLA_2)$ in the neutrophilic respiratory burst, which is presumed to cause acute lung injury during sepsis, was probed. Method: In glutathione-depleted Sprague-Dawley rats, lung leak, infiltration of neutrophils, $PLA_2$ activity and lipid peroxidation in the lung were measured after intratracheal instillation of endotoxin(delete). In addition, gamma glutamyl transferase(GGT) activity and the amount of pulmonary surfactant were measured. Morphologically, the changes in ultrastructure and cytochemical demonstration of oxidants were presented to confirm the neutrophilic oxidative stress and to elucidate the effects of $PLA_2$ activation on(delete) oxidative stress. Results: Instillation of ETX to glutathione-depleted rats intensified lung leak and lipid peroxidation when compared with non-glutathione depleted rats treated with the endotoxin. Moreover, oxidative stress was confirmed by the assay of GGT and malondialdehyde. Functionally, the depletion of glutathione altered the secretion of pulmonary surfactant from alveolar type II cells. Ultrastructurally and cytochemicaliy, oxidative stress was also confirmed after treatment of with ETX and diethylmaleate(DEM). Conclusion: The endotoxin-induced acute lung injury was mediated by oxidative stress, which in turn was provoked by the neutrophilic respiratory burst. The activation of $PLA_2$ in the lung seems to playa pivotal role in the oxidative stress of the lung.

연구배경: 패혈증에 의해 발병하는 ARDS의 기전은 아직까지 명확히 알려져 있지 않다. 특히 패혈증시 폐 혈관내피세포 및 제 1, 2형 폐포세포의 손상이 호중구의 respiratory burst에 따른 oxidative stress에 의한 것인지는 아직도 논란의 대상이다. 또한 이때 oxidative stress의 직접적인 원인인 산소기 생성기전도 명확하지가 않다. 본 연구에서는 패혈증에 의한 ARDS 발병기전을 $PLA_2$의 작용과 호중구의 산소기 생성을 연관시켜 알아보고자 하였다. 방 법: Sprague-Dawley종 흰쥐에서 diethylmaleate(DEM)를 이용하여 glutathione을 고갈시킨 뒤 내독소를 기도 내로 분무하여 급성 폐손상을 유발하였다. 이때 oxidative stress를 평가할 수 있는 방법들, 즉 단백누출지수, 폐세척액 내 단백함량, 폐장 내 myelo-peroxidase(MPO)의 활동도 malondialdehyde(MDA)의 측정 및 GGT의 활성도를 측정하고 동시에 oxidative stress에 관여하는 $PLA_2$의 역할을 확인하기 위하여 비특이적 $PLA_2$ 억제제인 mepacrine(50mg/kg)을 복강 내 투여한 후 폐장 내 $PLA_2$의 활성도를 측정하였다. 또한 미세구조적 변화 및 세포화학적인 방법을 통해 조직 내 산소기의 생성을 확인, 비교하여 산소기 형성에 관여하는 $PLA_2$의 역할을 규명하였다. 결 과: Diethylmaleate에 의해 폐장 내 glutathione을 고갈시킨 뒤 내독소를 투여한 흰쥐에서, 내독소는 폐장 내 현저한 조직의 손상을 유발하였고, 동시에 oxidative stress의 증가를 관찰하였다. 즉 lipid peroxidation의 증가 및 GGT 활성도의 증가를 관찰하였다. 이러한 변화들은 폐장 내 호중구 침윤의 증가 및 $PLA_2$ 활성도와 관계가 있음을 확인하였고, 미세구조적 및 세포화학적인 방법으로 조직 내의 산소기 형성의 증가도 관찰하였다. 이러한 변화들이 비특이적 $PLA_2$ 억제제인 mepacrine의 작용에 의해 감소하는 것으로 미루어 보아 $PLA_2$가 내독소에 의한 oxidative stress에 관여한다고 생각되었다. 결 론: 내독소에 의해 유발되는 급성 폐손상에서 조직손상의 원인은 호중구의 respiratory burst에 따른 oxidative stress임을 확인하였고 이때 oxidative stress에 $PLA_2$의 활성화에 따라 생성되는 지질분자가 그 원인으로 사료되었다.