The Effects of Mycobacterium Tuberculosis on Alveolar Macrophages -The Alterations of Superoxide Production in both Human and Rat Alveolar Macrophages Exposed to Mycobacterium Tuberculosis H37Ra Strain-

결핵균이 폐포대식세포의 기능에 미치는 영향에 관한 연구 -H37Ra 결핵균종에 의한 사람 몇 백서 폐포대식세포의 Superoxide 생성의 변화-

Background: The oxygen radicals released by alveolar macrophages contribute to killing of microorganisms including M. tuberculosis. Macrophages are "primrd" for enhanced oxygen radical release by macrophage activator like IFN-$\gamma$ and LPS, which do not themselves cause release of oxygen radicals. Actural production of oxygen radicals is "triggered" by phagocytosis or by exposure to chemical stimuli like PMA or FMLP. There has been debates about the priming effect of alveolar macro phages because they are exposed to usual environmental particles unlike blood monocytes. Therefore we examined priming effect of IFN-$\gamma$ in human alveolar macrophages comparing with that in blood monocytes and rat alveolar macrophages. And we observed the alterations of superoxide production in both human and rat alveolar macrophages after exposure to M. tuberculosis H37Ra bacilli itself and its lysate. Methods: Bronchoalveolar lavage fluid was processed to isolate alveolar macrophages by adherence and the adherent cells were removed by cold shock method. After exposure to M. tuberculosis H37Ra strain, alveolar macrophages were incubated for 24 hours with IFN-$\gamma$. The amount of superoxide production stimulated with PMA was measured by ferricytochrome C reduction method. Results: 1) The priming effect in human alveolar macrophages was not observed even with high concentration of IFN-$\gamma$ while it was observed in blood monocytes and rat alveolar macrophages. 2) Both human and rat alveolar macrophages exposed to avirulent H37Ra strain showed triggering of superoxide release and similar results were shown with the exposure to H37Ra lysate. Conclusion: The priming effect in human alveolar macrophages is not observed because of its usual exposure to environmental particles and avirulent H37Ra strain does not inhibit the activation of alveolar macrophages.

연구배경 : 산소반응성 대사물에 의한 결핵균 살해능은 대식세포의 활성화 상태에 의해 좌우되는데 체외에서의 이러한 효과를 priming 이라 한다. priming 효과를 유도하는 물질에는 IFN-$\gamma$와 LPS가 대표적인 물질인데 이들 자체가 superoxide와 같은 산소반응성 물질의 생성을 증가시키지는 않지만 식균작용이나 PMA와 같은 화학적 물질에 반응하여 증강된 산소반응성 물질의 생성을 유도한다. 혈액단구세포와는 달리 폐포대식세포는 일상적인 외부환경에 노출되어 있기 때운에 priming 효과에 대한 논란이 있고 결핵균 세포벽의 각 성분이 대식세포의 활성화에 상반되는 결과를 보인다는 보고들이 있어 본 연구에서는 사람의 폐포대식세포와 혈액단구세포, 그리고 백서의 폐포대식세포에서 IFN-$\gamma$에 의한 priming 효과를 비교 관찰하였고 결핵균증 H37Ra 균증이 폐포대식세포에 노출되었을 때 나타나는 superoxide의 생성능의 변화를 비교하여 보았다. 방법 : 사람과 백서에서 얻은 기관지폐포세척액을 Petri dish에 부착시키고 cold shock 방법으로 부착된 대식세포를 분리하여 24시간 IFN-$\gamma$로 전처치한 후의 priming 효과와 H37Ra 결핵균종을 노출시켰을 시의 superoxide의 생성능을 ferricytochrome reduction 방법으로 측정하여 비교하였다. 결과 : 1) 사람 폐포대식세포에서는 고농도의 IFN-$\gamma$ 전처치로도 priming 효과가 관찰되지 않은 반면 혈액단구세포와 백서 폐포대식세포에서는 priming 효과를 관찰할 수 있었다. 2) 폐포대식세포를 비독력 결핵균종인 H37Ra 생균에 노출시킨 결과 사람과 백서 공히 triggering 효과를 나타내었고 그 분해물에 의한 노출 역시 유사한 결과를 나타내었다. 결론 : 사람의 폐포대식세포는 다른 대식세포와는 달리 일상적인 외부환경에 노출되어 있으으로 priming 효과가 관찰되지 않았으며 비독력 결핵균종인 H37Ra에 의해서는 폐포대식세포의 활성화를 억제하는 효과를 관찰할 수 없었다.