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목적: 유리규산에 의해 유발되는 흰쥐 폐의 병 발생기전과 관련이 있는 세포들의 반응을 추구하기 위하여 이 연구를 행하였다. 방법: 500 μl의 생리식염수에 50 mg의 유리규산(SiO2, 0.15~10 μm)을 부유시켜 체중 200 g 내외의 Sprague-Dawley 희쥐들의 기도내에 주입하여 규폐증을 유발시켰다. 규폐결절을 유리규산 주입 후 4주째에 흰쥐 폐에서 적출하였고, 이 결절들은 2% SDS, 10 M urea, 40 mM DTT를 함유한 용액속에서 4일 동안 110℃로 끓였다. 불용성 세포성 피막들을 4~12 % 농도 기울기로 SDS-PAGE에서 전기영동하였고 또한 아미노산 조성을 분석하였다. 대조군 폐와 규폐결절의 균질액의 상청액과 정상 흰쥐의 혈장을 흰쥐의 규폐결절의 교차결합 단백질에 대한 토끼 항체를 사용하여 친화성 크로마토그라피를 행하였다. 대조군 폐와 규폐결절 내 Nε-(γ-glutamyl) lysine 교차결합의 량은 각각 HPLC 분석법을 사용하여 정량분석하였다. 결과: 교차결합 단백질은 10 M urea와 40 mM sulfhydrgl 시약내에서 오랫동안 끓여도 불용성으로 남아있었다. 피막은 단백질 내 유리규산 입자의 잔여물로서 alanine, leucine 및 glycine의 함량이 높았다. 46 KDa 단백질은 규폐결절 내 교차결합 단백질임을 친화성 크로마토그라피 방법으로 증명하였다. 규폐결절 내 Nε-(γ-glutamyl) lysine dipeptide의 양은 대조군 폐의 량에 비하여 현저하게 증가되었다. 결론: Transglutaminase에 의하여 촉매화된 교차결합은 규폐결절 형성에 관여하며, 46 KDa 단백질은 섬유화와 섬유화로 인한 규폐결절 형성 동안 다른 세포 밖의 마트릭스 단백질 및 그 자체 단백질내의 교차결합물인 것 같다.


Objectives: This study was conducted in order to understand the cellular events associated with silica-induced pathogenesis of the rat lung. Methods: Silicosis was induced by an intratracheal instillation of 50 mg of silica (SiO2, 0.15 - 10 μm) suspended in 500 μl of a sterile saline solution in Sprague-Dawley rats weighing 200g. Silicotic nodules were excised from the rat lungs 4 weeks after silica instillation, then boiled for 4 days at 110℃ in solution containing 2% SDS, 10 M urea and 40 mM DTT. The insoluble cellular encapsulates were electrophoresed on 4-12 % gradient SDS-PAGE, and the amino acid composition was analyzed. Affinity chromatographies of the homogenate supernatants of the control lung, silicotic nodule, and normal rat plasma were performed using rabbit IgG, anti-rat, cross-linked protein from the silicotic nodule. The amounts of Nε-(γ-glutamyl) lysine cross-linked in the control lungs and silicotic nodules were determined using HPLC analysis. Results: The remaining cross-linked protein was insoluble in the 10 M urea and 40 mM sulfhydryl reagents even under prolonged boiling conditions. The encapsulate revealed the retention of silica particles within the protein whose amino acid composition showed a high percentage of alanine, leucine and glycine. A 46 KDa protein was identified as a cross-linked protein in the silicotic nodule by affinity chromatography. The level of Nε-(γ-glutamyl) lysine dipeptide in the nodule digest was prominently increased compared with that in the control lung. Conclusions: Transglutaminase (TGase)-catalyzed cross-linking appears to be involved in the silicotic nodule formation, and the 46 KDa protein may be cross-linked to itself and other extracellular matrix proteins during fibrosis and the formation of eventually insoluble nodule.