마우스 천식 모델에서 대기 미세먼지가 기도 염증에 미치는 영향

Abstract

천식은 천명음, 호흡곤란, 흉부불쾌감, 기침 등의 증상을 나타내는 질환으로 가역적인 기도 폐쇄와 기도과민성을 특징으로 하는 만성적인 기도염증질환이다. 천식 환자는 잦은 증상 악화를 경험하게 되는데 그 원인인자로 대기오염을 들 수 있으며 여러 가지 대기오염물질 중 미세먼지의 증가는 천식 악화와 밀접한 관련이 있음이 많은 역학 연구에 의해 보고되어 있다. 그러나 어떠한 기전에 의한 것인지는 명확히 밝혀져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 마우스 천식 모델을 사용하여 미세먼지가 천식의 악화에서 어떠한 기전으로 관여하는가를 알아보고자 하였다. 도심지 실외의 공간에서 공기포집기를 통하여 대기 중의 미세먼지를 필터에 포집한 후 phosphate buffered saline에 부유시켜 실험시 사용하였다. 마우스 천식 모델은 BALB/c 마우스에 난알부민(OA)과 aluminum hydroxide를 복강 내 주사하여 전신적인 감작을 시킨 후 OA를 비강을 통해 기도 내 투여하여 천식 발생을 유도하였다. 미세먼지는 OA에 의한 천식 유발 시 OA와 함께 비강 내 투여하였다. 천식이 없는 건강한 상태의 야생형 마우스에 미세먼지를 노출시킨 경우, 기도과민성과 기도 염증에 거의 영향을 받지 않았다. 그러나 마우스 천식 모델에 미세먼지를 노출시킨 경우에는 기도과민성이 현저히 증가한 것을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라, 미세먼지에 노출된 마우스 천식 모델에서는 기관지폐포세척액과 폐 조직에서의 염증 정도에 미세먼지를 투여하지 않은 대조군과 비교하여 유의한 차이가 없었음에도 불구하고 염증성 사이토카인인 TNF-α의 발현은 현저히 증가한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 대기 중의 미세먼지는 천식의 대표적인 증상인 기도과민성을 증가시켜 천식을 악화시킬 수 있으며, 이 때 TNF-α가 관여함을 의미한다.; Background Although epidemiologic studies have shown that high ambient air particulate matter (PM) concentration is associated with increased risk of asthma exacerbation, the role of PM on airway inflammation in asthma is poorly understood. Method PM was collected using high-volume air sampler in Incheon, Korea and was suspended in PBS. To induce the phenotype of asthma, BALB/c mice were sensitized with intraperitoneal administration of ovalbumin (OA) and alum, and challenged with OA with or without PM. Effect of PM administration during OA challenge in OA sensitized mice and naive mice were evaluated by measurement of airway hyperresponsiveness (AHR), inflammatory cell count in bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, and lung histology. Results Exposure to PM with OA in OA sensitized mice showed significant increase in AHR without change in inflammatory cell count in BAL fluid and histology, compared to PM-nonexposure mice with asthma. The enhancement of AHR was accompanied by increased expression of TNF-α. Exposure to same dose of PM in naive mice did not induce significant change in AHR and airway inflammation. Conclusion Exposure to PM in mice with asthma showed significant increase AHR and TNF-α expression.