본 연구에서는 내독소내성 상태에 있는 마우스 세포의 싸이토카인 생성능을 측정하기 위하여 대식세포-림프구 공동배양계를 이용한 nitric oxide (NO) 생성을 조사하였다. 마우스 복강 대식세포에 lipopolysaccharide (LPS)와 interferon-g (IFN-g)를 처리시 NO 생성이 증가되었으며, tumor necrosis factor-a (TNF-a) 또한 LPS처럼 NO 합성을 자극하는 것을 관찰할 수 있었다. 한편, 대식세포를 비장세포와 공동배양시, LPS 단독처리만으로도 NO 합성이 증가되었다. 반면, 2.5 mg/kg LPS로 전처리하고 치사량의 LPS를 2차 투여한 마우스의 경우, 마우스의 치사 및 혈중 TNF-a와 IFN-g가 증가되지 않았다. 또한 LPS-내성 마우스로부터 분리한 대식세포를 정상 비장세포와 공동배양시 LPS에 의한 NO생성이 일어나지 않았으며, 외래 TNF-a에 의한 NO 생성도 일어나지 않았다. 이와 아울러 정상 대식세포와 LPS 내성 마우스로부터 분리한 비장세포를 공동배양하였을 때, LPS 자극으로 인한 NO 생성이 일어나지 않았으며, 이러한 억제현상은 외래 IFN-g 또는 IFN-g 생성을 촉진시키는 concanavalin A (ConA)에 의해서 다시 역전되었다. 이러한 결과는 대식세포 뿐만 아니라 림프구도 LPS 내성에 관여하는 것을 보여준다고 사료된다. INF-g는 TNF-a 발현을 증가시키기 때문에, 림프구의 INF-g 합성 감소는 LPS에 내성을 보이는 대식세포의 TNF-a 합성 저하와 상호작용으로 내독소내성 상태를 유도하며 과도한 염증반응을 억제하는 것으로 사료된다. 따라서 LPS 내독소내성은 중환자의 심각한 패혈증에 대한 예방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
In this study, nitric oxide (NO) production in a macrophage-lymphocyte co-culture system was used to assess the cytokine producing capability of cells during endotoxin tolerance in mice. Incubation of peritoneal macrophages with interferon-$ au$ (IFN-$ au$) in the presence of lipopolysaccharide (LPS) augmented NO synthesis. Exogenous tumor necrosis factor-$alpha$(TNF-$alpha$) could also replace LPS for the stimulation of NO production. Macrophages co-cultured with splenic lymphocytes showed augmented NO synthesis by LPS alone. However, pretreatment of mice with 2.5 mg/kg LPS completely prevented the lethality and the increase of blood TNF-$alpha$ and IFN-$ au$ after the second challenge with a lethal dose of LPS. In addition, when macrophages prepared from LPS-tolerant mice were co-cultured with normal splenocytes, LPS also could not induce the production of NO, even in the presence of exogenous TNF-$alpha$. Moreover, when normal macrophages were co-cultured with splenocytes obtained from LPS-tolerant mice, stimulation with LPS could not evoke the NO production enhancement. However, this down-regulation was able to reverse by exogenous IFN-$ au$ or concanavalin A (ConA), a stimulator of IFN-$ au$ production. Our results indicate that not only macrophages but also lymphocytes contribute to LPS tolerance. As INF-$ au$ can enhance the expression of TNF-$alpha$, the decrease of INF-$ au$synthesis from lymphocytes may orchestrate with the decrease of TNF-$alpha$ synthesis from LPS-tolerant macrophages for the production of tolerant state and the prevention of excessive inflammation. Therefore, LPS tolerance may be exploited for prophylaxis of severe sepsis in patients at risk.
