흰쥐 귀밑샘에서 자유유리기 제거제가 방사선 조사로 유도된 세포자멸 발현에 미치는 영향

• 영문명: Effects of the Pretreatment of Free Radical Scavengers on the Expression of Apoptosis After γ -irradiation in the Rat Parotid Gland
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 김희진(Hee-Jin Kim)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제31권 제6호, 817~831쪽, 전체 15쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 1998.12.30

국문 초록

다핵기관이 생물학적 평형을 유지하기 위해서는 불필요한 세포들의 제거과정이 필수적이며 이는 발생이나 생후 발육 과 정 중 정상조직을 재형성하는 과정에서 나타나는 생리학적 세포 변화의 한 유형인 예정된세포죽음으로 정의 내려진다. 머리와 목 부위의 암을 치료하기 위해 사용하는 치료방사선은 조사후 구강건조증을 일으키며, 이 과정은 방사선에 의한 침샘세포의 인위적인 세포자멸에 의한 것으로 보고되고 있다. 따라서 이 연구는 이온화 방사선에 의한 침샘의 손상을 차단하고 이에 따르는 합병증을 줄이기 위하여 세포자멸을 차단시키는 물질로 알려진 allopurinol, Cu/Zn-superoxide dismutase (Cu/Zn-SOD), 그리고 dimethylthiourea (DMTU)를 방사선 조사 전에 실험동물에 전처치하여 방사선으로 유도되는 세포자멸의 발현을 억제시키고자 하였다. Xanthine oxidase에 의한 초산화물 음이온 생성을 촉진시키는 반응을 억제하는데 효과가 있는 것으로 알려진 allopurinol을 방사선조사 전에 실험동물에 전처치한 결과, 방사선에 의해 유도되는 침샘의 세포자멸 과정을 억제하지는 못하였다. 또한 세포외부에서 발생되는 초산화물을 효과적으로 제거하는 Cu/Zn-SOD와 수산화 자유유리기를 제거하는 효과를 가진 DMTU를 방사선 조사전 실험 동물에 각각 전처치한 결과, 두 가지 약물 모두 방사선에 의한 침샘 세포의 세포자멸 발현을 억제하였으며 (P＜0.001), 방사선에 의한 침샘 구조의 손상도 감소되었다. 자유유리기 제거제의 약물 상협효과를 확인하기 위해 방사선 조사전 실험 동물에 allopurinol과 Cu/Zn-SOD, Cu/Zn-SOD와 DMTU를 동시에 전처치한 결과, 방사선에 의해 유도되는 침샘세포의 세포자멸은 자유유리기 제거제를 전처치하지 않고 방사선조사를 시행한 실험군보다는 낮았으나 (P＜0.001), 두 가지 약물의 상협효과는 없었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 흰쥐 침샘에서 이온화 방사선으로 유도된 세포자멸은 산소 또는 수산화 자유유리기에 의 한 일차적인 세포손상의 결과로 예상되며 자유유리기 제거제의 전처치는 방사선에 의한 세포자멸을 차단할 수 있다는 사실을 확인하였다. 그러나 allopurinol을 전처리하였을 때, 방사선에 의한 세포자멸 양상이 감소되지 않은 것으로 보아 방사선에 의해 생성된 산소 자유 유리기는 xanthine oxidase 과정을 통해 형성된 것이 아님을 알 수 있었다. 따라서 세포자멸에는 여러가지 요인이 작용할 것으로 추측된다. 그러므로 방사선에 의한 초기 세포자멸 과정을 통해 세포의 자가소실과정이 유발되고, 이 과정에서 일어나는 일련의 세포 반응들에 의하여 기능적 손실이 유발될 것으로 예상된다.

영문 초록

Apoptosis is a distinct morphological form of programmed cell death during growth, development and some diseases. Also, it is well known that the apoptosis is usually caused by carcinogens, drugs, heat and radiation in mature cells. Especially, the therapeutic radiation of the head and neck region may cause xerostomia after irradiation. Recently, there are many trial reports to explain the radiation cell death to the acute cellular changes as a programmed cell death. The author performed present study to investigate the potential role of reactive oxygen metabolites as a signal for radiation-induced apoptosis. A series of free radical scavengers, allopurinol, superoxide dismutase, dimethylthiourea were pretreated before γ-irradiation for evaluating their ability to block apoptosis in the rat parotid gland in vivo, and the light microscopic results were evaluated and analyzed using the Tdt-mediated dUTPbiotin nick end labeling technique. The results were as follows. 1. Under the light microscope, irradiation induced apoptotic bodies in the parotid gland were revealed the intensively positive reaction on the TUNEL technique, and most apoptotic bodies were confined in the acinar system, there were rare apoptotic changes in the ductal system. 2. In all irradiated experimental groups without antioxidants pretreatment, the number of the apototic bodies was the greatest in post-irradiation 24 hour group, and then decreased as a function of time. 3. As a result on pretreatment of allopurinol that effectively inhibit xanthine oxidase before irradiation, failed to block the irradiation-induced apoptosis in the rat parotid gland. Moreover, in the postirradiation 1 day group, the apoptotic expression and destruction of the acini increased than non-irradiated experimental group. 4. As a result on pretreatment of Cu/Zn-SOD that contributes to extracellularly generated superoxides and dimethylthiourea to scavenge the hydroxyl free radicals before irradiation, two antioxidants inhibit the irradiationinduced apoptosis (P＜0.001), salivary acinar structures remained intact. 5. To evaluate the synergistic effects, simultaneous pretreatments of allopurinol and Cu/Zn-SOD, Cu/Zn-SOD and DMTU were conducted. Expression of irradiation-induced apoptosis was lower than the experimental groups which not pretreated any antioxidants (P＜0.001), but there was no synergism of two antioxidants. 6. Irradiation-induced apoptotic bodies crowded at the outer cortical layer including lymphatic nodules, and the aspect of apoptotic expression in the lymph node took place earlier than in the salivary acini. Taken all together, it is forecasted that the irradiation-induced apoptosis of the parotid gland is a result of primary cellular damage by oxygen or hydroxyl free radicals. Through this study, the facts that pretreatments of free radical scavengers block the irradiation-induced apoptosis were identified. But, oxygen free radicals were not produced via xanthine oxidase process, whereas, allopurinol that inhibits this reaction influenced the harmful effects on the parotid gland.

키워드

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