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2시간 허혈 후 재관류 시간 경과에 따라 나타나는 혈청 사이토카인의 발현에 미치는 허혈양상화의 효과
진정한(Jeong han Jin),김성재(Sung Jae Kim),서윤경(Younkyoung Seo),김신영(Shinyoung Kim) 대한체질인류학회 2016 대한체질인류학회지 Vol.29 No.2
일시적인 허혈과 수술로 인한 허혈 후 재관류 시 대량의 활성산소가 발생하여 세포에 손상이 발생한다. 이러한 허혈-재관류 손상으로 인해 국소적 손상이 초래되고, 전신적 손상이 발생하기도 한다. 따라서 허혈-재관류 손상을 감소시키기 위한 필요성이 대두되었고 이와 관련해서 허혈 전에 짧은 허혈과 재관류를 반복하는 허혈양상화에 대한 연구가 진행되었다. 허혈양상화는 허혈시 염증반응을 감소시킴으로 허혈 손상에 대해 조직을 보호한다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 세포조직이 허혈과 재관류 손상에 대해 내성의 기전을 갖게 하면서 조직을 보호한다고 알려진 허혈양상화를 기본으로 하였고, 허혈-재관류 손상에서 나타나는 염증반응에서 중요한 역할을 하는 물질이 사이토카인이기 때문에, 재관류 시간에 허혈양상화 방법론 고찰과 허혈양상화가 사이토카인 발현에 미치는 영향에 대한 상관관계를 분석하였다. 40~45 g 수컷 생쥐의 왼온엉덩동맥을 허혈처치 하였으며 2시간 허혈처치만 시행한 허혈군, 5분간의 짧은 허혈과 재관류를 3회 처치한 허혈양상화군, 허혈양상화 처치 후 2시간 허혈을 시행한 허혈양상화 및 허혈군으로 하는 실험군을 구성하였고 각 실험군에서의 처치 후 비교를 위한 재관류 시간은 30분, 1시간, 2시간, 4시간을 시행하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 허혈군이 허혈양상화군과 허혈양상화 및 허혈군과 비교했을 때 친염증성 사이토카인 IL-1β의 수치가 가장 높게 발현되었다 (p<.001). 둘째, 항염증성 사이토카인인 IL-4는 허혈군, 허혈양상화 및 허혈군과 비교했을 때 허혈양상화군에서 가장 높게 발현되었다 (p<.001). 셋째, 항염증성 사이토카인인 IL-10은 허혈군, 허혈양상화 및 허혈군과 비교했을 때 허혈양상화군에서 가장 높게 발현되었다 (p<.001). 위의 결과들을 종합했을 때 정도에 따라 차이는 있지만, 허혈양상화 처치는 허혈군과 허혈양상화군보다 허혈양상화 및 허혈군의 친염증성 사이토카인 IL-1β를 감소시켰고, 항염증성 사이토카인 IL-4와 IL-10은 허혈양상화군에서 허혈군과 허혈양상화 및 허혈군보다 증가하였다. The large volume of reactive oxygen species are generated during reperfusion after transient or postprocedural ischemia, which leads to cell injury. This ischemia-reperfusion (IR) injury may cause local and even systemic injuries. Thus, the need to reduce the IR injury has been highlighted and in this regard studies have demonstrated the ischemic preconditioning (IP) in which short ischemia and reperfusion are repeated before ischemia. Such IP is known to protect the tissues from IR injury by reducing inflammation response during ischemia. Thus, this study was based on IP known to protect the tissue with developing the mechanism of resistance to ischemia and reperfusion injury in cellular tissue. As the substance that plays an important role in the inflammatory response during IR injury is cytokines, this study was intended to review and discuss the methodologies of IP as well as to analyze the correlation of its effects on the expression of cytokines. Left common iliac artery in male mice of which weight was from 40 g to 45 g, was treated for ischemia. The animal groups consisted of ischemia (IC) group receiving 2-hour ischemic treatment alone; IP group receiving short 5-minute ischemia and reperfusion treatments repeated three times; and, ischemic preconditioning-ischemia (IP-IC) group receiving IP treatment followed by 2-hour ischemic treatment. Following these treatments in each group, reperfusion for intergroup comparisons was carried out at 30 minutes, and 1, 2 and 4 hours. The results of this study were as follows: First, the expression level of pro-inflammatory cytokines, IL-1β was the highest in IC group receiving 2-hour ischemic treatment alone (p<.001). Second, the expression level of anti-inflammatory cytokine, IL-4 was the highest in the IP group (p<.001). Third, the expression level of anti-inflammatory cytokine, IL-10 was the highest in the IP group (p<.001). In conclusion, even though the results had the degree of difference, the expression level of pro-inflammation cytokine, IL-1β in IC group was significantly lower than that in IP group, and the expression levels of antiinflammatory cytokines, IL-4 and IL-10 in IP were significantly higher than those in IC group and IP-IC group.
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왼온엉덩동맥 허혈 후 재관류 시간경과에 따른 생쥐의 혈청 내 친염증성 cytokine의 변화
박경신(Kyung shin Park),김성재(Sung Jae Kim),서윤경(Younkyoung Seo) 대한체질인류학회 2016 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.29 No.1
허혈 재관류 손상은 허혈이 이루어진 후 재관류되면서 일어난다. 허혈 재관류 손상의 주요 원인은 활성산소기와 활성화된 면역세포가 분비하는 cytokine이다. Cytokine은 감염이나 면역반응, 염증 등의 반응을 조절하는 세포 사이의 신호전달물질로, 염증반응을 증가시키는 것을 친염증성 cytokine이라 한다. 본 실험에서 저자들은 허혈후 재관류 경과에 따른 친염증성 cytokine인 IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-3, IL-5, IL-6, eotaxin, MCP-1, MDC, MIP-1α, RANTES, TARC, IFNγ의 변화를 알아보았다. 12주령의 수컷 생쥐를 이용하여 정상대조군과 2시간 허혈군, 4시간 허혈군, 6시간 허혈군으로 구분하였고, 총 96마리의 생쥐를 사용하였다. 허혈처치는 왼온엉덩동맥을 혈관집게를 이용하여 차단하였고, 각 허혈군은 재관류 경과에 따라 0시간, 2시간, 4시간, 8시간, 16시간으로 재분류하였다. 재관류 시간에 따라 생쥐를 마취시킨 후 심장에서 혈액을 채취하였다. 혈청을 분리한 후 ELISA 분석방법을 이용하여 IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-3, IL-5, IL-6, eotaxin, MCP-1, MDC, MIP-1α, RANTES, TARC, IFNγ의 농도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 13개의 cytokine 농도는 허혈시간에 따라 그리고 재관류 시간에 따라 유의한 차이가 있었다. 허혈 2시간군에서 IL-1α와 IL-3는 정상대조군보다 유의성 있게 증가되었고, 재관류 후 MIP-1α를 제외한 모든 cytokine들은 증가하였으며, MCP-1과 TARC은 재관류 16시간에 가장 높은 농도로 관찰되었다. 허혈 4시간군에서 TARC만이 정상대조군보다 유의성 있게 증가되었으며, 재관류 후 모든 cytokine들은 재관류 4시간 이후에 감소하는 경향으로 관찰되었다. 허혈 6시간군에서 IL-2, IL-3, MCP-1, TARC은 정상대조군보다 유의성 있게 증가되었고, 재관류 16시간에 IL-3와 MCP-1이 유의성 있게 증가되었다. 이상의 결과를 종합하면, 허혈은 친염증성 cytokine을 정상대조군보다 증가시키는 것을 알 수 있었고, 특히 2시간과 6시간 허혈군에서 관찰된 IL-1α, IL-3, MCP-1, TARC은 재관류 후기까지 비교적 높은 농도로 유지되는 것을 알 수 있었다. Ischemia-reperfusion injury arises from the restoration of blood supply after ischemia. Both reactive oxygen species and various cytokines produced by activated immune cells are the primary causal risk factors for ischemic injury. Cytokines are intercellular signaling substances for regulating any infection, immune reactions and inflammation, and pro-inflammatory cytokines adversely affect any diseases through an increase in inflammatory reaction. This study was conducted to investigate whether the periods of reperfusion after ischemia result in any changes of pro-inflammatory cytokines in the serum, including IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-3, IL-5, IL-6, Eotaxin, MCP-1, MDC, MIP-1α, RANTES, TARC, IFNδ. A total of 96 male mice aged at 12 weeks was used in this study, and the groups of ischemia were divided into the following three different groups: 2-hour, 4-hour, and 6-hour ischemia groups. For the object of ischemic injury, the left common iliac artery was clamped by vascular clamp, each ischemia group was subdivided into 5 different groups according to the periods of reperfusion: 0-, 2-, 4-, 8-, and 16-hour reperfusion time. Blood samples after general anesthesia were collected from the mice hearts, and the serum was separated from them. The concentration of pro-inflammatory cytokines (IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-3, IL-5, IL-6, Eotaxin, MCP-1, MDC, MIP-1α, RANTES, TARC, IFNδ) in the serum was measured by ELISA, and the following results were acquired. The concentrations of the 13 pro-inflammatory cytokines were significantly different in accordance with the periods of ischemia and the reperfusion time. In 2-hour ischemia group, IL-1α and IL-3 were increaed compared to normal control group, and 12 cytokines were increased followed by reperfusion except for MIP-1α. MCP- 1 and TARC were expressed as the highest concentration in the 16-hour reperfusion time. In 4-hour ischemia group, TARC was significant differences with normal control group, and the concentration of 13 cytokines were decreased after 4-hour reperfusion time. In 6-hour ischemia group, IL-2, IL-3, MCP-1 and TARC were increased, compared to normal control group, and IL-3 and MCP-1 were increased in 16-hour reperfusion time. To sum up, ischemia increased the pro-inflammatory cytokines compared to normal control group and in the 2-hour and 6-hour ischemia groups, IL-1α, IL-3, MCP-1 and TARC were increased until the late reperfusion time.
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