Distribution of Hepatic Nerve Fibers in Cirrhotic Mice Model Induced by Carbon Tetrachloride

Abstract

배경 및 목적: 간내 신경섬유는 간내 미세 순환과 글리코겐, 지질 대사, 담도 기능을 조절하는 역할을 한다. 간이 신경섬유의 영향을 받는 것은 이미 알려져 있으나, 간경변증에서 간내 신경 섬유에 대한 연구는 제한적이고 잘 알려져 있지 않다. 사염화탄소를 이용한 간경변증 쥐에서 면역화학적 전자현미경적 연구를 시행하고, 신경 섬유의 양을 정량적으로 측정하였다. 방법: 8마리의 C57BL6 쥐에 50% 사염화탄소를 복강 내에 8주간 주입하였고, 대조군으로 8마리의 쥐에 미네랄 오일을 주입하였다. 포르말린으로 고정한 파라핀 포매 조직을 사용하여 광학 현미경 관찰을 하였고, S-100 단백질에 대한 면역조직화학 염색을 하여 심경 섬유를 관찰하였다. 전자 현미경 관찰을 하였고, Western blotting으로 간내 신경 섬유를 반영하는 S-100 단백질을 정량적으로 측정하였다. 결과: 면역조직화학염색에서 미네랄 오일 대조군에서는 S-100 단백질이 문맥역 주변 내에 흩어져서 분포하며, 사염화탄소로 간경변증을 유발한 쥐에서는 문맥역 주변 내에 조밀하게 분포하나, 두 그룹 모두에서 소엽 내에서는 신경섬유가 관찰되지 않았다. 전자현미경 관찰에서는 문맥역 내에서 간신경 섬유와 간세포, 담도, 간소동맥, 간소정맥, 간성상세포와 접합이 보였다. 간경변증에서 대조군에 비하여 간신경 섬유와 간세포와 (245.01 ± 128.04 nm vs. 1704.41 ± 347.71 nm, p=0.025), 간소동맥과 (86.74 ± 6.68 nm vs. 1345.69 ± 193.98 nm, p=0.041), 성상세포와 (87.34 ± 11.28 nm vs. 807.91 ± 58.08 nm, p=0.001)의 거리가 감소하였다. Western blot에서 사염화탄소로 유도한 간경변증 쥐에서 S-100 단백질의 발현이 감소하였다 (p=0.083). 결론: 사염화탄소로 유도한 간경변증 쥐에서 미네랄 대조군에 비해, 간 신경 섬유는 문맥역내에서 간세포와 간소동맥과 성상세포와 매우 가까이에 근접하였다. 이 연구로 간섬유화가 진행할수록 간내 신경섬유의 근접한 분포가 관련 있고, 간경변증에 따른 보상기전으로 사료된다.;Background/Aim: Intrahepatic innervation plays an important role in the regulation of the hepatic microcirculation as well as the glycogen, lipid metabolism, and biliary functions. Although it is known that the liver receives nerve supply, studies on the hepatic nerve innervation in the liver cirrhosis are limited and controversial. The aims of this study were to investigate the ultrastructural changes in the mice model caused by the carbon tetrachloride (CCl₄)-induced cirrhosis through immunohistochemical and electron microscopic studies. Methods: Thirteen of the 8-week-old male C57BL6 mice were intraperitoneally injected with a 50% solution of CCl₄ (2mg/kg) in mineral oil twice a week for 8 weeks. Eight mice were injected with the mineral oil for 8 weeks for the normal control. The nerve fibers were immunohistochemically identified from the formalin-fixed and paraffin-embedded sections using the antibody for the S-100 protein. The electron microscopic study of the hepatic nerve innervation was also performed on the epon-embedded block in the cirrhotic mice model. In addition, the amount of S-100 protein in the frozen liver tissue was quantitatively measured by Western blotting. Results: In the control group, the S-100-positive nerve fibers were diffusely distributed within the portal tract. In contrast, the nerve fiber innervations in CCl₄-cirrhotic group were closer to the ducts and vessels of the portal tract than those of the control group. However, the intralobular innervation was not observed in both groups. Electron microscopic study on the portal tract showed that the hepatic nerves were in contact with the hepatocyte, bile duct, hepatic arteriole, portal venule, and stellate cell. The distances between hepatic nerve fibers and hepatocyte (245.01 ± 128.04 nm vs. 1704.41 ± 347.71 nm, p=0.025), hepatic arteriole (86.74 ± 6.68 nm vs. 1345.69 ± 193.98 nm, p=0.041), and stellate cell (87.34 ± 11.28 nm vs. 807.91 ± 58.08 nm, p=0.001) were markedly closer in the CCl₄-cirrhotic group compared with the control group, respectively. The expression level of the S-100 protein decreased by Western blot analysis in the CCl₄-cirrhotic group (p=0.083). Conclusions: Distributions of the hepatic nerve fibers within the portal tract among the hepatocyte, hepatic arteriole, and stellate cell were markedly closer in the CCl₄-cirrhotic group than in the control group. This study suggests that the hepatic nerve fibers contact became closer in the cirrhotic liver with the development of the liver fibrosis and this may reflect the compensatory mechanism of cirrhotic liver. Further study is needed to clarify it.