気道上皮透過性とイオン輸送に対するオゾンの影響

オゾンは、自動車エンジンから放出された基質を含む光化学反応によって大気中に生成される非常に反応性のある酸素です。100万あたり0.4部（ppm）という屋外空気濃度が発生します。呼吸管は、吸入されたオゾンの約90％を抽出します。オゾンの化学反応性から、呼吸面またはその近くにある有機分子を攻撃することが期待されています。気道は、外部環境と呼吸器組織の境界を形成する上皮細胞のまとまりのある層で覆われています。この上皮層の重要な役割の1つは、その障壁機能です。気道表面の液体に堆積（および溶解する）空中粒子は容易に吸収されず、可溶性組織成分は表面液体から除外されます。上皮は、表面液の体積と組成も制御します。この点で重要なプロセスの1つは、イオンと水の吸収と分泌です。バリア機能（溶存分子に対する透過性）に対するオゾンの吸入の効果と、in vivoおよびin vitro技術の両方を使用した上皮のイオン輸送活性を研究しました。私たちのすべての実験は、オスのハートリー株モルモットで行われました。意識的で抑制されていない動物は、ノースカロライナ州リサーチトライアングルパークの米国環境保護庁（EPA）の健康効果研究研究所の制御された環境チャンバーで、1 ppmのオゾンの濃度に3時間さらされました。このような曝露は、気管の表面に浸透したさまざまな水溶性化合物の血液中の外観速度の著しい増加を引き起こし、気道上皮の透過性の増加を示しています。この解釈は電子顕微鏡によってサポートされており、トレーサー分子西洋ワラディッシュペルオキシダーゼがオゾンに曝露したが空気暴露（コントロール）の動物からの気管上皮の細胞間空間に存在することを示しました。しかし、透過性を測定する前に、オゾン暴露後に気管が切除され、組織浴に搭載されたとき、増加は見つかりませんでした。気道透過性に対するオゾン吸入の効果には、in vitroで洗い流されるメディエーターの作用が必要であることを示唆しています。動物を毎日3時間1 ppmにさらしたとき、in vivoの透過性の増加は、4回目の暴露後にもはや実証できないことがわかりました。このタイプの「適応」のメカニズムは不明です。この現象は、毎日のオゾン曝露を繰り返した繰り返しの人間の被験者の反応を思い出します。オゾン暴露により、気管上皮による活性イオン輸送が急激に増加しました（400語で切り捨てられた要約）

Ozone is a highly reactive form of oxygen produced in the atmosphere by photochemical reactions involving substrates emitted from automobile engines. Outdoor air concentrations as high as 0.4 parts per million (ppm) occur. The respiratory tract extracts about 90% of inhaled ozone. From the chemical reactivity of ozone, it is expected to attack organic molecules located on or near the respiratory surfaces. The airways are covered with a cohesive layer of epithelial cells that forms the boundary between the external environment and the respiratory tissues. One important role of this epithelial layer is its barrier function. Airborne particles that deposit (and dissolve) in the airway surface liquid are not readily absorbed, and soluble tissue components are excluded from the surface liquid. The epithelium also controls the volume and composition of the surface liquid. One important process in this regard is the absorption and secretion of ions and water. We have studied the effects of inhalation of ozone on the barrier function (permeability to dissolved molecules) and the ion transport activity of epithelium using both in vivo and in vitro techniques. All our experiments were performed with male Hartley strain guinea pigs. Conscious, unrestrained animals were exposed to a concentration of ozone of 1 ppm for three hours in controlled environmental chambers in the Health Effects Research Laboratory, U.S. Environmental Protection Agency (EPA), Research Triangle Park, NC. Such exposures caused a marked increase in the rate of appearance in blood of various water-soluble compounds instilled onto the surface of the trachea, indicating increased permeability of the airway epithelium. This interpretation was supported by electron microscopy, which showed that the tracer molecule horseradish peroxidase was present in the intercellular spaces of tracheal epithelium from ozone-exposed, but not air-exposed (control), animals. However, when the tracheas were excised after ozone exposure and mounted in a tissue bath before measurement of permeability, no increase was found. We suggest that the effect of ozone inhalation on airway permeability requires the action of mediators that are washed out in the in vitro situation. When we exposed animals to 1 ppm for 3 hours daily, we found that the increased permeability in vivo was no longer demonstrable after the fourth exposure. The mechanisms for this type of "adaptation" are not known. The phenomenon recalls the response of human subjects to repeated daily ozone exposures. Ozone exposure caused a sharp increase in active ion transport by tracheal epithelium.(ABSTRACT TRUNCATED AT 400 WORDS)