Altered Expression of Peroxiredoxin and Thioredoxin in Septic Animal Model

패혈증 동물 모델에서 Peroxiredoxin 및 Thioredoxin의 발현 변화

Background : In sepsis, excessive generation of reactive oxygen species plays key roles in the pathogenesis of acute lung injury. The serum antioxidants such as catalase and MnSOD are elevated in sepsis and considered as predictors of acute respiratory distress syndrome(ARDS) and prognostic factors of sepsis. Peroxiredoxin(Prx) has recently been known as an unique and major intracellular antioxidant. In this study, we evaluated the expression of Prx I and Prx II in mouse monocyte-macrophage cells(RAW 267.7) after treatment of oxidative stress and endotoxin and measured the amount of Prx I, Prx II and thioredoxin(Trx) in peritoneal and bronchoalveolar lavage fluid of septic animal model. Methods : Using immunoblot analysis with specific antibodies against Prx I, Prx II and Trx, we evaluated the distribution of Prx I and Prx II in human neutrophil, alveolar macrophage and red blood cell. We evaluated the expression of Prx I and Prx II in mouse monocyte-macrophage cells after treatment of $5\;{\mu}M$ menadione and $1\;{\mu}g/ml$ lipopolysaccharide(LPS) and measured the amount of Prx I, Prx II and Trx in peritoneal lavage fluid of intraperitoneal septic animals(septic animal model induced with intraperitoneal 6 mg/Kg LPS injection) and those in bronchoalveolar lavage fluid of intraperitoneal septic animals and intravenous septic animals(septic animal model induced with intravenous 5 mg/Kg LPS injection) and compared with the severity of lung inflammation. Results : The distribution of Prx I and Prx II were so different among human neutrophil, alveolar macrophage and red blood cell. The expression of Prx I in mouse monocyte-macrophage cells was increased after treatment of $5\;{\mu}M$ menadione and $1\;{\mu}g/ml$ lipopolysaccharide but that of Prx II was not increased. The amount of Prx I, Prx II and Trx were increased in peritoneal lavage fluid of intraperitoneal septic animals but were not increased in bronchoalveolar lavage fluid of intraperitoneal and intravenous septic animals regardless of the severity of lung inflammation. Conclusion : As intracellular antioxidant, the expression of Prx I is increased in mouse monocyte-macrophage cells after treatment of oxidative stress and endotoxin. The amount of Prx I, Prx II and Trx are increased in local inflammatory site but not increased in injured lung of septic animal model.

배 경 : 패혈증에서 과도한 활성산소종의 생성은 급성 폐손상의 병리 기전에 중요한 역할을 한다. Catalase 및 MnSOD 등의 항산화 단백은 패혈증 환자의 혈청내 증가하며 급성호흡곤란증후군의 발생 예측 인자 및 패혈증의 예후 인자로 알려져 있다. Peroxiredoxin(Prx) 는 최근 독특하고 중요한 세포내 항산화 단백으로 알려져 있다. 본 연구는 대식세포인 mouse monocyte-macrophages(RAW 264.7) 세포에 산화 스트레스 및 내독소 처리후 Prx I 및 Prx II의 발현 평가하고 패혈증 동물 모델에서 복강세척액 및 기관지폐포세척액내 Prx I, Prx II 및 Trx의 양을 측정하였다. 방 법 : Prx I, Prx II 및 Trx에 대한 특이 항체를 이용하여 immunoblot 분석으로 호중구, 대식세포 및 적혈구에 이들의 분포를 평가하였다. Mouse monocyte-macrophages 세포에 $5\;{\mu}M$ menadione 및 1 mg/ml lipopolysaccharide(LPS) 을 처치하여 Prx I 및 Prx II의 발현을 평가하였으며 6 mg/Kg LPS를 복강내 투여하여 유발한 복강내 패혈증 동물의 복강세척액내 Prx I, Prx II 및 Trx의 양을 측정하였으며 복강내 패혈증 동물 및 5 mg/Kg LPS를 정맥내 투여하여 유발한 정맥내 패혈증 동물에서 기관지폐포세척액내 Prx I, Prx II 및 Trx을 측정하였으며 폐장의 염증 정도와 비교하였다. 결 과 : Prx I 및 Prx II의 분포는 호중구, 폐포대식세포 및 적혈구에서 서로 다른 양상을 보였다. Mouse monocyte-macrophages 세포에 $5\;{\mu}M$ menadione 및 $1\;{\mu}g/ml$ lipopolysaccharide을 처치하였을 때 Prx I 발현은 증가하였으나 Prx II 발현은 변화하지 않았다. 복강내 패혈증 동물에서 복강세척액내 Prx I, Prx II 및 Trx의 양은 증가하였으나 복강내 패혈증 및 정맥내 패혈증 동물에서 기관지폐포세척액내 폐장 염증 정도와 관계없이 Prx I, Prx II 및 Trx의 양은 증가하지 않았다. 결 론 : 세포내 항산화 단백으로서 mouse monocyte-macrophages 세포에서 Prx I의 발현은 산화 스트레스 및 내독소 처치후 증가한다. Prx I, Prx II 및 Trx양은 패혈증 동물 모델에서 국소 염증 부위에서 증가하나 손상된 폐장에서는 증가하지 않는다.