Methotrexate 투여로 인한 흰쥐 소장 샘세포와 융모상피세포의 손상기전에 관한 광학 및 전자현미경적 연구

• 영문명: Light and Electron Microscopic Study on the Mode of Cell Death Induced by Methotrexate Administration in the Crypt and Villus of Rat Small Intestine
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 정양호(Yang Ho Jung) 남광일(Kwang Il Nam) 오창석(Chang Seok Oh) 안규윤(Kyu Youn Ahn) 배춘상(Choon Sang Bae) 김백윤(Baik Yoon Kim) 박성식(Sung Sik Park)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제32권 제3호, 305~321쪽, 전체 17쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 1999.06.30

국문 초록

항암제의 일종인 methotrexate (MTX)는 엽산의 길항제로 세포내 DNA 합성을 억제하여 결국 세포증식을 못하게 함으로써 암과 같은 병적 세포뿐 아니라 세포주기가 빠른 장기에도 작용하여 많은 부작용이 야기된다. 본 연구에서는 MTX에 의한 소장 융모상피와 장샘의 손상기전을 구명하기 위하여 흰쥐를 대상으로 MTX를 복강내 또는 정맥내로 투여하고 일정시간 경과후 십이지장, 공장, 회장 조직의 변화를 광학 및 전자현미경으로 관찰하였다. 광학현미경 관찰에서 hematoxylin-eosin 염색소견은 소량 (0.03 mg/100 g) 1, 3회 투여군에서 소장의 세 부분 모두 정상과 별다른 차이를 보이지 않았다. 소량 5회 투여군에서는 십이지장의 융모는 정상이었으나 장샘은 그 수가 감소되어 있었다. 공장과 회장의 융모는 심하게 변형되어 있었으며 구성 세포도 편평세포였다. 장샘의 수도 상당히 감소되어 있었다. 다량 (0.1mg/100 g) 1회 투여군은 세 부분 모두 융모의 형태는 정상이었으나 장샘의 변화는 6시간 경과군에서 2, 4, 24시간 경과군에 비해 현저하였다. 다량 3회 투여군에서 십이지장과 회장 융모는 별다른 변화를 보이지 않았으나 공장 융모는 높이가 낮아지고 융합되는 양상을 보였다. 다량 3회 정맥내 투여군에서는 공장과 회장 융모는 거의 소실되어 편평하였으며 장샘의 파괴가 심하였고 강내에 세포 잔재물이 출현하였다. 다량 4회 투여군에서는 소장 세 부분 모두 융모와 장샘의 손실이 심하였다. 과량 (0.3 mg/100 g) 1회 투여군은 세 부분 모두 융모는 경시적 변화가 없었으나 6시간군에서는 장샘의 손상이 2시간군에 비하여 심하였다. TUNEL 염색에서 양성세포는 모든 실험군에서 대부분 장샘에 국한하여 출현하였다. 소량 투여후 24시간 경과군에서 십이 지장과 회장 장샘은 투여 회수의 증가에 따라 양성세포 수가 증가하는 경향이었으나 공장의 경우는 투여 회수의 증가에 따른 장샘의 변성 내지는 파괴가 가장 먼저 관찰되었다. 3회 투여후 경시적 변화는 6시간 경과군에서 세 부위 모두 현저한 양성세포의 증가를 보였다. 다량 투여후 24시간 경과군에서는 세 부분 모두 투여 회수의 증가에 따라 양성세포의 수가 증가하였으나 공장과 회장은 장샘의 파괴가 십이지장보다 빨리 발생하였다. 1회 투여후 경시적 변화는 6시간 경과군에서 현저한 양성세포의 증가를 보였다. 전자현미경 관찰에서 MTX 투여로 인한 소장 융모 변화는 투여 양에 상관없이 십이지장이 제일 미약하였고 공장과 회장 은 투여 회수의 증가에 따라 융모가 짧아지거나 소실되었다. 상피세포 변화는 대부분 지방변성이었으나 아주 드물게는 고사세포도 관찰되었다. 이상의 관찰로 MTX에 의한 소장 손상은 공장과 회장이 더 심하며 십이지장이 제일 약함을 알 수 있었다. 또한 손상기전 은 장샘은 세포고사에 의하나 융모상피세포 손상은 장샘 손상에 의한 이차적인 것이고 사망은 지방변성에 의할 것으로 추측되었다.

영문 초록

Methotrexate (MTX), folic acid antagonist, is effective against the cancer, but is often accompanied by damage to the small intestine due to its inhibition of cell division. The nature of cell damage induced by MTX on the surface lining and crypt cells of the small intestine was investigated in the rat receiving MTX administration. MTX was injected once in every other day intraperitoneally to rats [0.03, 0.1, and 0.3 mg per 100 g body weight in small (SD), large (LD), and over dose (OD) groups, respectively] and the animals were sacrificed with various intervals after single, three-, fivetimes administrations of SD, single, three-, four-times administrations of LD, and single administration of OD. In case of three times injection of LD, intravenous injection was also made. Three portions, duodenum, jejunum, and ileum of the small intestine were studied by light and electron microscopy. Histologically, there were no appreciable morphological changes in villi and crypts after single and three times administrations of SD. The cells contained dense nucleus with clear cytoplasm, however, were rarely presented among the crypt cells. The duodenal villi were relatively normal in shape, but the number of crypts were somewhat decreased in five times administrations of SD. On the other hand, the villi of jejunum and ileum were atrophied and the epithelial cells became flattened. Crypts were atrophied and decreased in number. In single administration of LD, the shape of villi were normal in all of three portions. The cellular damages were noted in crypts of all of them, and the severity was most predominant at 6 hours than at 2, 4, or 24 hours after administration. In three times administrations of LD, more serious damages were noted in intravenous injection groups than intraperitoneal injection groups. Villi and crypt of the jejunum and ileum became atrophy, and epithelial cells were vacuolated. In four times administrations of LD, loss of villi and atrophied glands contained cellular debris within their lumen were noted in all three portions. In single administration of OD, there was no remarkable changes in histological structures of duodenum, jejunun, and ileum. With TUNEL staining, positive cells were present mainly in the crypt. The positive cells appeared among the glandular cells and were consistent with dense nucleus contained cells in hematoxylin-eosin stain. In small dose group the number of apoptotic cells in duodenum and ileum was increased in proportion to the times of administration, but that in jejunum was decreased after three times of administrations because of the destruction of crypts. Most prominent apoptotic changes of crypt cells were noted at 6 hours compare with 2, 4, and 24 hours after three times administrations of SD. Positive cells appeared most numerous at 6 hours after single administration of LD and OD. Destructive changes of crypt were found in jejunum and ileum after three times intravenous injection of LD, and were found in all ortions after four times administrations of LD. Electron microscopic observation generally confirmed the findings of light microscopy. The apoptotic cells appeared in the crypt and was characterized by chromatin condensation and fragmentation, cytoplasmic condensation. Notable changes were observed in epithelial and crypt cells after five- and four-times administrations of SD and LD, respectively. The epithelial cells became flat and had many fat droplets in the cytoplasm. The crypts were atrophied and the glandular cells were very flat. These changes were more severe in jejunum and ileum than in duodenum. These results indicate that the damage of small intestine by MTX is more severe in jejunum and ileum than in duodenum, and also suggest that the cell death of the crypt is mediated by apoptosis, and that of the epithelial cell is due to fatty degeneration.

키워드

Methotrexate 소장 세포고사 TUNEL 염색 전자현미경 Small Intestine Apoptosis TUNEL Electron Microscopy