배양 중 심장근육세포 미세구조에 미치는 β-amyloid peptide의 영향

• 영문명: Effect of β-Amyloid Peptide on Fine Structure of Cardiac Myocytes in Culture
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 성언기(Eon Ki Sung) 이윤식(Yoon Sik Lee) 성훈기(Hoon Ki Sung) 박정현(Jeong Hyun Park) 김주영(Joo Young Kim) 송인환(In Hwan Song) 이융창(Yung Chang Lee)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제33권 제4호, 497~510쪽, 전체 14쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2000.08.30

국문 초록

심장근육세포에 미치는 β amyloid peptide, 31-35 (βA)의 영향을 알기 위하여, 여러 농도의 βA가 첨가된 배양액으로 3일간 심장근육세포를 배양하여 βA 침착을 유도하였다. Congo red 및 crystal violet 염색으로 심장근육세포에 침착된 βA를 확인하였고, MTT 분석으로 생존률을 계산하여 βA의 세포독성 효과를 보았다. βA 노출에 따른 배양 심장근육세포의 박동수와 형태의 변화를 도립현미경으로 관찰하였고, 미세구조의 변화를 투과전자현미경으로 조사하였다. 심장근육세포 배양액에 첨가된 βA 농도에 따른 차이로 0.5 μg/ml에서는 박동수의 감소는 있었으나 세포생존률이나 미 세구조의 변화는 유발되지 않았다. 5 μg/ml 이상의 농도 (50 및 200 μg/ml)에서는 농도 증가에 따른 박동수, 생존률 및 미세구조에 차이점을 관찰할 수 없었다. βA에 노출된 심장근육세포는 congo red 및 crystal violet 염색에 양성반응을 보였고, βA 노출 18시간까지 계속 반응이 증가되고 24시간까지 같은 강도의 반응이 유지되었다. 심장근육세포의 박동은 βA 농도 0.5, 5, 50 및 200 μg/ml 모두에서 처리 10분에 61±3.4, 39±5.9, 36±2.8 및 39±12.8회/분으로 대조군의 106±30.2회/분에 비교하여 급격한 박동수의 감소를 보였고, 감소된 박동수는 3일까지 유지되었다. MTT 분석을 이용한 세포생존률 조사에서 5μg/ml βA에 12시간 배양된 심장근육세포는 약 19%의 생존률 감소를 보였고, βA에 노출 시간의 연장에 따른 더 이상의 생존률 감소는 없었다. 5, 50 및 200 μg/ml βA에 배양된 심장근육세포는 세포질 수축에 의한 별모양의 세포가 많이 출현하였고, 미세구조의 변화로 과립세포질세망의 팽창, 골지복합체의 혼란이 관찰되었고, 사립체의 변화가 특징적이었다. 사립체의 변화로는 사립체의 팽창이나 공포화, 막사이공간의 확장, 능선의 소실이나 혼란, 무정형의 물질 축척이나 포함물의 생성 그리고 사립체과립의 소실과 전자밀도의 감소가 있었고, 이러한 사립체의 변화는 심장근육세포가 아닌 조직에서 βA에 의해 발생된 사립체의 변화와 유사한 결과였다. 배양된 심장근육세포는 βA의 효과를 연구하는데 몇 가지 좋은 장점을 제공하였는데, 첫째 쉽게 시험관내 배양을 통하여 유전분증을 유도할 수 있고, 둘째 신경세포와는 달리 미분화상태의 세포를 이용함으로써 장기간에 지속적으로 효과를 관찰하여 향후 증가될 변화를 계속하여 추적할 수 있었다. 따라서 본 실험모델은 향후 심장 및 다른 조직의 유전분증의 병리적 기전을 이해하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각한다.

영문 초록

everal predetermined concentrations of β-amyloid peptide,31-35 (βA) were administered to the rat cardiac myocyte cultures for three days to determine the effects of βA. Stainings with congo red and crystal violet were used to evaluate the deposition of βA in the cardiac myocytes and MTT assay was used to elucidate the cytotoxic effects of βA by anlaysis of cell viability. Beating rates and morphological changes were investigated with inverted microscope and TEM was used to study the fine structures. Administration of 0.5 μg/ml of βA to cardiac myocytes induced the reduction of beating rate, however, it did neither affect the viability nor fine structures. No significant differences in cell viability or fine structures were noted in the experimental groups which were exposed to 5 μg/ml or higher concentration of βA. Deposition of βA was confirmed in the cytoplasm of βA treated cardiac myocytes with congo red and crystal violet amyloid stains. The viability of cardiac myocytes exposed to βA was found to be reduced significantly (19%) compared to control cultures with the MTT assay. Cardiac myocytes treated with βA presented a reduced cytoplasmic area that appeared very condensed under inverted microscope. Mitochondrial abnormalities in βA treated cardiac myocytes included their significant enlargement, vacuolization, disorganization or paucity of cristae, paracrystalline inclusion, and accumulation of amorphous material in mitochondrial space. Mitochondrial abnormalities were present sometimes in βA treated cardiac myocytes without disorganization of myofibils or degeneration of other cell organelles. To understand the mechanism involved in amyloid deposit and its role in pathogenesis of the diseases such as Alzheimer and inclusion body myositis (IBM), a need for in vitro model is imperative. This model of βA treated cultured cardiac myocytes represent a amyloidosis model, and it offers several advantages for future studies of βA to help elucidate the pathogenesis of amyloid diseases. For example, cardiac myocytes can be easily accessible, and since cardiac myocytes can be cultured for quite a long time, it is possible to study morphological and physiological changes consequent to amyloid deposits.

키워드

심장근육세포 β-amyloid peptide 박동수 미세구조 유전분증 Cardiac myocytes Beating rate Fine structure Amyloidosis