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내독소로 자극된 당뇨 쥐에서 단백분해효소와 그 억제제 발현
서기현 ( Ki Hyun Seo ),최재성 ( Jae Sung Choi ),나주옥 ( Joo Ok Na ),어수택 ( Soo Taek Uh ),김용훈 ( Yong Hoon Kim ),박춘식 ( Choon Sik Park ) 대한결핵 및 호흡기학회 2006 Tuberculosis and Respiratory Diseases Vol.61 No.3
연구배경: 급성폐손상에서 염증세포의 모집과 활성, 그 염증세포의 부산물인 활성산소, 사이토카인, 기질단백분해효소등과 기획성 세포사멸이 폐실질 파괴와 재구성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 당뇨환자에서 세균 감염 시 중성구의 기능 이상과 활성 산화기의 기능이상, 살균 능의 저하를 가져온다고 알려져 있으나 단백분해효소 대한 견해가 부족한 편이다. 본 연구에서는 동물 모델에서 내독소로 유발된 급성폐손상의 기전에 중요한 역할을 하는 단백분해효소와 그 억제제의 분비를 비교 관찰하였다. 방법: 생후 6주된 수컷 쥐 40마리를 정상군, 당뇨군, 내독소군, 당뇨-내독소군으로 나누어 당뇨군은 streptozotocin을 투여하였고 내독소군은 지질다당질을 투여하고서 희생시켰다. 각각 혈액, 기관지폐포세척액을 얻어 gelatin zymography를 이용하여 MMP-9의 활성을 측정하였고 Western blot으로 TIMP-1을 측정하였다. 결과: 1) 내독소군과 당뇨-내독소군은 정상과 당뇨군에 비해 폐 무게의 증가와 기관지폐포세척액과 폐 조직 소견상 염증세포, 특히 중성구의 증가를 보였고 기관지폐포세척액 내 단백질 양의 증가를 보였다 (p<0.05). 또한 당뇨-내독소군은 내독소군과 달리 기관지폐포세척액 내 총 염증세포 수가 유의하게 감소하였다 (p=0.001). 2) MMP-9의 활성은 혈청에서는 당뇨-내독소군이 다른 세 군보다 가장 높은 활성을 보였고 기관지폐포세척액에서는 내독소군과 당뇨-내독소군은 차이가 없었으나 정상과 당뇨군에 비해 높은 활성을 보였다 (p<0.05). TIMP-1 발현은 혈청에서는 네 군간의 차이가 없었고 기관지폐포세척액은 당뇨-내독소군이 가장 낮은 발현을 보였다 (p<0.05). MMP-9/TIMP-1 density ratio를 비교했을 때 기관지폐포세척액에서 당뇨-내독소군이 다른 세 군보다 높았고 내독소군도 정상과 당뇨군보다 높았다 (p<0.05). 결론: 급성폐손상이 있는 당뇨에서는 염증세포의 화학 주성 감소로 중증 감염에 민감해지고, 기질단백분해효소 활성 증가와 그 억제제의 감소로 폐손상이 가중될 것으로 예상된다. Background: An acute lung injury(ALI) is characterized by the recruitment, activation, and apoptosis of inflammatory cells, numerous products released by inflammatory cells such as reactive oxygen species, inflammatory mediators, and a variety of proteolytic enzymes. It was reported that bacterial infections in diabetics showed impaired PMN functions such as reduced PMN respiratory burst and decreased microbicidal activity in inflamed tissue. However, the effect of the proteinase-inhibitor (MMP-9 vs TIMP-1) in ALI in diabetics is unclear. This study evaluated the differences in the expression of MMP-9 and TIMP-1 after the stimulation of endotoxin in a rat model. Methods: Six-week-old male Sprague-Dawley rats were classified into normal, DM, LPS and DM+LPS groups. The peripheral blood, BAL fluids, and lung tissues were obtained from individual rats. The MMP-9 activity was measured by gelatin zymography and the TIMP-1 level was measured by Western blotting. Results: The total BAL cells of the DM-LPS groups were significantly lower than the LPS groups (p<0.01). The MMP-9 activities in the serum were higher in the DM+LPS groups than in the other groups. The MMP-9 activities in the BAL fluids were significantly higher in the DM+LPS group than in the normal and diabetic rats (p<0.05). TIMP-1 expressions in the BAL fluids were significantly lower in the DM+LPS group than other groups (p<0.05). The ratio between MMP-9 and TIMP-1 in the BAL fluids was significantly higher in the DM+LPS groups (p<0.05). Conclusion: In ALI in diabetics the higher MMP-9 activity and lower TIMP-1 level are believed to prolonged and intensify the course of inflammation. (Tuberc Respir Dis 2006; 61: 256-264)
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