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목적 : 미세먼지는 여러 가지 복합 성분을 가진 대기 중 부유 물질로, 각종 호흡기 질환과 심혈관계 질환을 발생 및 악화시킨다. 또한 각결막에도 자극을 주어 건성안 및 알러지 결막염을 악화시키는 것으로 알려져 있다. 미세먼지는 다양한 산화 스트레스를 유발하며, 각결막은 innate immunity에 의한 면역반응이 활발히 이루어 지는 기관이다. NLRP3 inflammasome은 NLRP3, ASC, Caspase-1으로 구성된 단백질 복합체로, 다양한 자극에 의해 활성화 되면 결합하여 IL-1β를 분비시킨다. 미세먼지 노출로 인해 각결막에 NLRP3 inflammasome 발현이 증가되는지 및 draining lymph node인 경부 림프절에서의 NLRP3 inflammasome 발현에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
방법 : 생후5주, 250-300g의 Lewis rat 총 22마리를 11마리씩 실험군과 대조군으로 나누었다. 미세먼지인 Titanium dioxide를 이용하여 약 300μg/m3의 PM10 농도가 유지되는 챔버에서 5일 동안 하루 2시간씩 2번 노출시킨 군을 실험군으로 진행하였다. 노출 종료 후 실험군과 대조군의 안구 표면 손상의 정도를 알아보기 위해 외안부 형광 염색 정도를 NEI score로 기록하였다. 이후 각결막 조직과 경부 림프절을 적출하여 림프절 크기, NLRP3 inflammasome 복합체의 각 구성 요소인 NLRP3, ASC, Caspase-1의 단백질 생산 및 IL-1β을 측정하였다.
결과 : 대조군에 비하여 미세먼지 노출군에서 유의하게 외안부 표면 손상에 의한 형광 염색 NEI score가 높았다 (p=0.039). 각결막 조직에서 시행한 Western blot에서 미세먼지 노출군에서 NLRP3, ASC, Caspase-1의 단백질 양이 증가됨을 확인하였고, IL-1β의 발현 증가도 확인하였다. 또한 대조군에 비해 미세먼지 노출군에서, 적출한 경부 림프절의 크기가 유의하게 증가하였다 (p=0.025). 경부 림프절에서 시행한 Western blot에서도 미세먼지 노출군에서 NLRP3, ASC, Caspase-1 및 IL-1β의 단백질 양이 유의하게 높게 나타났다.
결론 : 미세먼지에 노출된 경우 각결막 상피세포에서 NLRP3 inflammasome이 관여하는 innate immune response가 진행되어 단백질 복합체의 결합이 일어나고 이로 인해 활성화된 IL-1β의 분비가 증가함을 알 수 있었다. 또한 draining lymph node인 경부 림프절에 도관여하여, 경부 림프절의 크기 증가와 NLRP3 inflammasome 및 IL-1β의 활성화가 나타났다. 이는 NLRP3 inflammasome이 안구 표면의 미세먼지 노출에 의해 유도된 염증 기전에 관여한다고 생각되며, 추후 경부 림프절에서의 활성화에 관여하는 매개세포와 면역 기전에 관한 연구가 필요할 것이다.
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