The Effect of Heat Co-treatment on Acute Lung Injury of the Rat Induced by Intratracheal Lipopolysaccharide

Background : The heat shock protein (HSP) 70 families are known to protect cells against the irreversible tissue injury induced by stress and to induce the recovery of cell function during stress. Heat pretreatment was reported to decrease the acute lung injury (ALI) of rats induced by lipopolysaccharide (LPS). However, the role of heat shock with LPS co-treatmenton ALI is unclear. The purpose of this study was to investigate the effect of heat treatment, which was given immediately after the beginning of ALI induced by LPS intratracheally administered in rats. Methods : Either saline (saline group) or LPS was intratracheally instilled without heat treatment (LPS group). In addition, heat was conducted 18 hours prior to the instillation of LPS (pre-treatment group) and conducted immediately after instillation of LPS (co-treatment group). Six hours after the LPS or saline treatment, blood, bronchoalveolar lavage (BAL) fluid and lung tissue samples were obtained. The myeloperoxidase (MPO) activity and the heat shock protein expression in the lung tissue, the differential counts of the polymorphonuclear leukocytes (PMN) in the BAL fluids, and the LDH, protein, $IL-1{\beta}$, $TNF-{\alpha}$ and IL-10 levels in BAL fluid and serum were measured. Results : 1) The MPO activity, the differential PMN counts in the BAL fluid, BAL fluid and serum cytokines were higher in the LPS, the heat pre-treatment and co-treatment group than those of the saline group (p value <0.05). 2) The MPO activity and the protein level in the BAL fluid from the heat co-treatment group were similar to those of the LPS group. 3) The serum $TNF-{\alpha}$ level of the heat co-treatment group was significantly higher than that of the LPS group (p=0.01). Conclusion : Heat shock response administered immediately after a LPS instillation did not attenuate the ALI in this model.

내독소 투여 직후 가해진 열충격이 백서의 급성폐손상에 미치는 영향

연구배경: 열 전처치는 조직 내에 열충격단백질의 생성을 유도하며 이러한 열 전처치가 내독소로 유도된 쥐의 급성폐손상을 감소시키고 패혈증에 의한 사망률을 감소시킨다고 알려져 있다. 그러나, 폐손상을 유발하는 원인에 노출된 후 가해진 열처치가 폐손상에 미치는 효과에 대하여는 아직까지 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구는 내독소 투여 직후 시행한 열충격이 내독소에 의해 유발된 쥐의 급성폐손상에 미치는 영향과 그에 따른 염증성 및 항염증성 사이토카인에 미치는 영항을 알아보고자 하였다. 방 법: 대조군은 백서의 기관지 내로 생리식염수를 투여하였고 열처치 대조군은 생리식염수 투여 직후 열처치를 시행하였다. 내독소군은 열처치 없이 내독소를 기관지내로 투여하였다. 열 전처치군은 내독소 투여 18시간 전에 열 전처치를 시행하였고, 열 동시처치 군은 내독소 투여 직후 열처치를 시행하였다. 내독소 투여 후 6시간에 기관지폐포세척을 시행하여 기관지폐포세척액 내의 호중구 백분율을 측정하였고 폐를 적출하여 myeloperoxidase(MPO)의 활성도를 측정하였으며 기관지폐포세척액과 혈청에서 LDH(lactic dehydrogenase), 단백질, IL(interleukin)-$1{\beta}$, TNF(tumor necrosis factor)-${\alpha}$ 및 IL-10를 측정하였다. 또한 각군에서 폐 조직 내 HSP72의 표현정도를 관찰하였다. 결 과: 1) 내독소군, 열 전처치군 및 열 동시처치군 모두에서 기관지폐포세척액 내의 호중구 백분율, 폐조직이 MPO, 혈청 및 기관지폐포세척액내의 $IL-1{\beta}$, $TNF-{\alpha}$ 및 IL-10이 대조군에 비해 증가하였다(각 p<0.05). 2) 열 동시처치군은 폐조직의 MPO와 기관지폐포세척액 단백질의 농도가 내독소군과 차이가 없었고 기관지폐포세척액의 LDH가 내독소군에 비해 증가하였다(p<0.05). 3) 열 동시처치군의 혈청 $TNF-{\alpha}$의 농도는 내독소군과 비교 시 증가하였다(p=0.01). 결 론: 내독소 투여 직후 시행한 열충격은 내독소로 유도되는 폐손상을 감소시키지 못하며 염증성 사이토카인의 농도를 증가시켰다.