내독소 유발 패혈증 마우스 모델에서 항염증 물질인 헤모펙신의 효과

Abstract

서론: 패혈증은 전 세계적으로 높은 사망률을 가지고 있는 질환으로 암, 급성 심장사 등에 이은 중요한 사망 원인 중의 하나로 사회, 경제적으로 큰 손실을 유발하고 있다. 최근 연구에 의하면 패혈증 시에 용혈 반응이 광범위하게 일어나며, 용혈 반응을 통해 생성된 헴 (heme)에 의해 산화 반응과 염증 반응이 가속화되고 결과적으로 심한 조직 손상을 일으킨다고 알려져 있다. 헤모펙신 (hemopexin, HPX)은 유리 헴 (free heme)을 혈중 및 조직에서 포합하여 간세포 내로 이동시킨 후 제거하는 청소(scavenger) 단백질로서 헴에 의한 염증 반응을 줄여줄 수 있는 후보물질로 최근 주목받고 있다. 하지만 아직 패혈증이나 내독소혈증(endotoxemia)에서 헤모펙신의 역할이 명확하게 밝혀지지 않고 있다. 본 연구에서는 내독소혈증을 유발한 마우스 모델에서 항염증 효과를 보일 것으로 기대되는 헤모펙신의 투여가 마우스의 전신 및 폐조직의 염증 반응을 감소시키는지 알아보았다.

방법: 수컷 마우스(20-23g)에 lipopolysaccharide (LPS)를 정맥을 통하여 주입하여 내독소혈증을 유발하였다. LPS의 양은 사전 실험을 통하여 75%의 사망률을 보이는 10 mg/kg 의 용량을 사용하였고, 향후 투여할 헤모펙신 (hemopexin, HPX) 용량은 기존 연구를 참고하여 5 mg/kg로 결정하였다. 대조군, LPS군 (LPS treated only), LPS+HPX군 (HPX supplement after LPS-treated)의 세 개 군으로 나누어 생존 실험을 진행하였다. 대조군의 경우 복강 내로 생리식염수, 정맥으로 증류수를 투여하였다. 나머지 군들은 마우스의 복강 내로 LPS를 투여하여 내독소혈증을 유발한 후 30분 후에 정맥으로 증류수 (LPS군), 헤모펙신 (LPS+HPX군)을 투여하였다. 이후 36시간 동안 생존 여부를 관찰하였다. 또 다른 실험으로 생존 실험과 같은 환경 및 조작을 가하고 세 군에서 0시간, 3시간, 6시간에 마우스를 심장채혈을 통해 희생시킨 후 혈중 tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6) 및 HPX 농도를 시간대 별로 측정하였다. 또한 폐조직을 분리하여 0시간, 3시간, 6시간 시점의 cytoplasmic inhibitor κB-α (IκB-α), nuclear factor-κB (NF-κB), and the NF-κB의 p65 subunit (NF-κB p65)를 측정하고 6시간 후 각 군의 조직학적 특성을 Haematoxylin and eosin 염색과 폐 손상 점수를 통해 비교하였다. 각 항목의 시간에 따른 변화 분석은 one-way repeated measured analysis of variance 방법으로 비교하였고 시간대별 각 군의 차이에 대한 분석은 Mann-Whitney U post hoc test with Bonferroni correction 방법을 사용하여 분석하였다.

결과: 생존실험 결과 대조군은 모두 생존하였으며 LPS군은 63.6%, LPS+HPX군은 9.1%의 사망률을 보여 LPS군에 비해 LPS+HPX 군이 유의하게 사망률이 낮았다. (p <0.05) 혈중 TNF-α 와 IL-6 는 3시간과 6시간에 LPS+HPX 군에서 LPS군에 비해 유의하게 낮은 결과를 보였다. (p <0.05) 또한 LPS군에 비해 LPS+HPX군의 cytoplasmic p-IκB-α, NF-κB p65 expression은 LPS군에 비해 유의하게 증가되었다. (p=0.017) NF-κB p65 binding activity와 cytoplasmic p-IκB-α 대 IκB-α ratio 역시 LPS+HPX군에서 LPS군에 비해 유의하게 낮았다. (p=0.002) 6시간째 조직학적 결과 및 폐 손상 점수에서도 LPS군에 비해 LPS+HPX군에서 유의하게 폐 손상이 적은 결과를 보여주었다.

결론: 내독소혈증을 유발한 마우스 모델에서 헤모펙신의 주입은 전신 염증 반응을 줄이고 폐조직에서 폐 손상을 줄여 주며 생존율을 증가시켰다. 이 효과는 NF-κB pathway의 억제와 밀접한 관련이 있을 것으로 판단된다.