Particulate Matter 10 from Asian Dust Storms Induces the Expression of Reactive Oxygen Species, NF-κ, TGF-β and Fibronectin in WI-26 VA4 Epithelial Cells

황사의 PM₁₀이 WI-26 VA4 Cells에서 Reactive Oxygen Species, NFκB, TGF-β, Fibronectin의 발현에 미치는 영향

Background: Particulate matter may be toxic to human tissue. Ambient air particulate matter ${\leq}10{\mu}m$ in aerodynamic size ($PM_{10}$), which changes under different environmental conditions, is a complex mixture of organic and inorganic compounds. The Asian dust event caused by meteorological phenomena can also spread unique particulate matter in affected areas. We evaluated production of ROS, $TGF-{\beta}$, fibronectin, and $NF{\kappa}B$ by exposing normal epithelial cells to Asian dust particulate matter. Methods: Bronchial epithelial cells were exposed to 0, 50, ${\leq}100{\mu}g/ml$ of a suspension of $PM_{10}$ for 24 h. ROS were detected by measurement of DCF release from DCF-DA by FACScan. $TGF-{\beta}$, fibronectin, and $NF{\kappa}B$ were detected by western blotting. Results: $PM_{10}$ exposure increased the expression of $TGF-{\beta}$, fibronectin, and $NF{\kappa}B$. ROS production and $TGF-{\beta}$ levels were significantly higher with 50 or ${\leq}100{\mu}g/ml$ $PM_{10}$. Fibronectin and $NF{\kappa}B$ production were significantly higher after ${\leq}100{\mu}g/ml$ of $PM_{10}$. Conclusion: $PM_{10}$ from Asian dust particles might have fibrotic potential in bronchial epithelial cells via ROS induction after $PM_{10}$ exposure.

연구배경: 황사는 동북아시아에서 자연 발생하는 현상으로, 지름 $10{\mu}m$ 이하의 미세먼지(particulate matter 10, $PM_{10}$)를 다수 포함하여, 흡입하면 하부기관지 및 폐의 가스-교환부분까지 침착 가능하여 호흡기계에 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 황사에 포함된 $PM_{10}$을 기관지상피세포에 작용시켜 활성산소 및 $NF{\kappa}B$, $TGF-{\beta}$, fibronectin이 증가 여부를 확인하고 섬유화의 신호경로를 규명하고자 하였다. 방 법: 공기포집기로 포집한 $PM_{10}$ 입자를 추출하여 기관지 상피세포인 WI-26 VA4 cells (KCLB)에 $PM_{10}$을 농도에 맞게 노출시켰다(0, 50, $100{\mu}g/ml$). ROS는 DCF-DA를 세포에 반응시킨 후 생성된 DCF를 FACScan을 이용해 측정하였다. $TGF-{\beta}$, fibronectin, $NF{\kappa}B$는 western blotting으로 분석하였다. 항산화제인 NAC를 이용하여 각 물질의 발현 억제 여부를 측정하였다. 결 과: $PM_{10}$을 가했을 때 대조군에 비하여 $50{\mu}g/ml$, $100{\mu}g/ml$에서 ROS, $TGF-{\beta}$, fibronectin, $NF{\kappa}B$ 발현이 유의하게 증가하였고, 항산화제인 NAC를 처리한 세포는 ROS, $TGF-{\beta}$, fibronectin, $NF{\kappa}B$의 발현이 $50{\mu}g/ml$, $100{\mu}g/ml$에서 유의하게 감소하였다. 결 론: 황사의 $PM_{10}$은 WI-26 VA4 cells에서 ROS 생성을 증가시키고 $NF-{\kappa}B$, $TGF-{\beta}$, fibronectin 생성을 증가시켜 섬유화에 기여할 것으로 사료된다.