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조영덕,박성준,최성혁,윤영훈,김정윤,이성우,임채승 대한외과학회 2017 Annals of Surgical Treatment and Research(ASRT) Vol.93 No.4
Purpose: Postcardiac arrest syndrome (PCAS) shares many features with sepsis including plasma cytokine elevation with dysregulation of cytokine production, and the presence of endotoxin in plasma. PCAS is closely related to ischemia-reperfusion injury. During ischemia-reperfusion injury, neutrophil, which is the first line of innate immunity, plays a major role. In this study, we investigated the inflammatory response of human neutrophils in an in vitro model which we simulated with hypoxia-normoxia and hypoxia-hyperoxia environments. Methods: After separation of neutrophils from the whole blood, they were divided into 3 experimental groups: normoxianormoxia, hypoxia-normoxia, and hypoxia-hyperoxia groups. The production of H2O2, the expression of Toll-like receptor 4 (TLR4) receptor, and the extent of apoptosis of the neutrophils were checked. Results: The in vitro hypoxia-normoxia and -hyperoxia models, which simulated the PCAS, showed initiation of the neutrophils’ inflammatory reaction by hypoxia insult. Lipopolysaccharide amplifies such inflammation; therefore, prevention of secondary infection may be critical in postresuscitation patients. Temporary hyperoxia following hypoxic insult showed no difference in inflammatory reaction compared with hypoxia-normoxia. Rather, temporary hyperoxia may suppress or minimize inflammation by attenuation of TLR4 receptor. Conclusion: It is well known that continuous hyperoxygenation after successful cardiac arrest harms patients, but temporary hyperoxygenation with 100% O2 in a clinical situation may be helpful
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Inflammatory reaction of Neutrophil in Ischemic/reperfusion model
조영덕 대한응급의학회 2013 대한응급의학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.2
Background: 심정지 환자에서 심정지 후 자발 순환이 회복되면서 생기는 여러 문제들은 이환율 및 사망률에 영향을 미친다. 이러한 현상을 심정지 후 신드롬이라 하는데 이는 전신 염증 증후군과 유사한데 단핵구, 다핵성 호중구, 혈관 내피 세포 등과 그로 인한 여러 염증 매개체에 의한 것으로 초기 허혈-재관류로 인한 전신의 과도한 면역 염증 반응에 의해 조직 손상이 발생하며 이어서 과도한 염증 반응에 상응하는 면역 염증 반응 억제에 기인하여 감염 등 이차 손상에 취약한 것으로 알려져 있다. 염증반응은 손상부위에 생기는 숙주 방어 기전으로 철저히 조절되고 있다. 급성 염증기 시기에 첫 번째 세포 방어 반응은 호중구에 의해서 이루어진다. 심정지 후 치료 가이드 라인에서는 자발 순환이 회복 후 과도한 산소 투여를 피하라고 규정하고 있는 데 과도한 산소는 활성 산소를 증가 시켜 염증반응이 과도하게 일으키고 자가 조직 손상을 초래할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 실제 심정지 환자에서 나타나는 허혈성/재관류 손상에 따른 호중구의 염증반응을 생체 외 실험에서 저산소 자극 후 과산소 자극 모델을 통해 알아보고자 한다. 그리고 2차 감염에 따른 호중구의 염증반응을 LPS자극 모델을 통해 알아보려 한다. Methods: 건강한 지원자의 전혈을 채혈 후 modified Boyum 방법을 통해 호중구를 분리 한다. 대조군으로는 분리된 호중구를 정상산소 농도에서 배양 한 후 염증반응의 지표를 측정하였다. 실험군은 분리된 호중구를 저산소 농도에서 배양한 후 곧이어 정상산소 농도와 과산소 환경에서 각각 배양한 후 이 때 발생되는 염증반응의 지표를 측정하였다. 그리고 각 군에서 LPS로 이차 자극을 가한 후 염증반응의 지표를 측정하였다. 정상산소 환경는 실내공기(Fio2 0.21)을 가정하였고 저산소 환경은 Fio2 0.01, 고산소 환경은 Fio2 0.8로 가정하였다. 측정 항목: 염증반응의 지표 1) H2O2: H2O2, OH- and O-2 와 같은 ROS의 과다생산은 저산소/과산소 손상에서 호중구의 염증반응시 증가하며 중심 역할을 한다. 2) TNF- α: TNF- α의 중요한 역할은 면역세포 조절이다. 3) Apoptosis: Apoptosis 는 호중구의 life span 의 나타낸다. 호중구는 apoptosis 과정을 거쳐 사멸되며 이 과정이 지연될 경우 염증 반응이 장기간 지속될 수 있다. 4) TLR: TLR 는 pattern recognizing receptor로 그람 음성 박테리아 감염에서 LPS와 결합하여 선천성 면역의 활성화에 중요한 역할을 한다. 또한 허혈성/재관류 손상 후 염증반응 시작에서 시발 역할을 하는 것으로 알려져 있다. Results: 1) LPS 자극 없이 산소농도의 환경에 따른 호중구의 염증 반응 (1) H2O2: 저산소 후 고산소 자극 그룹에서 가장 높게 측정되었다. (2) TNF-alpha: 각 그룹간 측정된 양의 차이가 거의 없었다. (3) Apoptosis: 저산소자극 후 정상 산소에서 배양한 그룹에서 Apoptosis의 지연 시간이 가장 길었다. (4) TLR: 저산소자극 후 정상 산소에서 배양한 그룹에서 TLR 발현이 가장 많이 되었다. 2) LPS 자극 후 각 그룹에서 염증 지표의 발현 (1) TNF-alpha: TNF-alpha 에서는 정상 산소그룹에서 LPS 자극에 가장 민감한 반응을 보였다. (2) Apoptosis: 저산소 자극 후 정상 산소 배양에서 LPS 자극에 가장 민감하게 반응하였다. (3) TLR: LPS 자극 후 저산소 자극 후 정상 산소 배양에서 LPS 에 가장 민감하게 반응하였다. Conclusion: 1) 산소농도 환경에 따른 호중구의 염증 반응 (1) H202 Group A (27.8)에서 가장 적게 나왔으며 Group C (38.4) 에서 가장 많이 나왔다. 통계학적으로 의미는 명확하지 않으나 저산소 자극 후 고산소 자극을 받은 그룹에서 가장 수치가 높이 나왔다. 허혈성/재관류 손상 염증반응에서 중요한 역할을 하는 활성 산소가 호중구 염증 반응에서도 유사한 결과를 보였다. (2) TNF-α 산소농도 변화에서는 반응을 보이지 않았다. TNF-α염증반응의 조절은 산소농도 변화에 크게 영향을 받지 않는 것으로 보인다. (3) Apoptosis 알려진 바와 같이 저산소 자극에서는 apoptosis가 지연되었다. 저산소증이 호중구의 사멸을 억제하여 염증반응을 지속시킬 가능성이 있겠다. 그러나 저산소 후 고산소 환경은 오히려 호중구의 apoptosis 반응을 정상화 시키는 경향이 있는 것 같다. (4) TLR 4 LPS 를 detection 하여 선천성 면역반응을 활성화하는 TLR4 저산소 자극에서 증가되는 것으로 보아 감염 등 2차 손상이 발생할 경우 염증 반응을 증폭시킬 수 있겠다. 2) LPS 자극 후 (1) H202: 실험 진행 중 (2) TNF-α 산소농도 변화에서는 반응을 보이지 않았으나 LPS 자극시 증가되는 결과를 확인 할 수 있었다. 호중구에서 LPS 자극에 따른 TNF-α생성은 산소농도에 따른 환경 변화에 크게 영향을 받지 않는 것으로 보인다. (3) Apoptosis 저산소 자극에 의해 지연된 호중구의 사멸기전이 LPS 주입 시 사멸 지연상태가 더 길어지는 결과를 보였다. (4) TLR 4 LPS 를 detection 하여 선천성 면역반응을 활성화하는 TLR4 저산소 자극에서 증가되는 것으로 보아 허혈성 손상에서 염증반응 활성화에 역할을 하는 것 같다.
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