Simian rotavirus SA 11으로 감염된 신생 마우스 소장의 시간대별 조직학적 변화에 관한 연구

Abstract

Rotavirus에 의한 급성위장염은 발열, 구토, 설사, 호흡기 증상 등의 임상증상을 동반하며, 6-24개월 사이의 영유아에서 호발하며, 늦가을부터 초겨울 사이의 소아 설사증 환아의 70-80%를 차지한다고 한다. 또한, rotavirus 감염은 사람 이외에도 여러 동물에서 설사증을 일으키는 중요한 원인으로 그 병리학적 소견이 연구되어져 왔다. 그러나 실험실 내에서 rotavirus 연구에는 어려운 점이 많고, 감염 후 장에서의 조직학적 변화를 미세구조적으로 관찰한 연구는 많지 않다. 이에 저자는 조직 배양에서 비교적 쉽게 자라며 plaque assay에 의해 양을 측정할 수 있는 simian rotavirus를 사용하여 7일된 신생 마우스에서 감염 후 회복기까지 소장의 조직학적인 변화를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 미세 구조적으로 관찰하고, 또 설사를 일으키는 기전을 알아 보고자 실험을 시행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 설사증은 모든 마우스에서 대부분이 감염 후 2일에 시작되어 6-7일경에는 거의 소실됨을 보여 주었다. 광학현미경적 소견상, 시간이 지날수록 융모의 흡수세포의 공포화가 심해졌으며, 융모 기저부의 협착, 고유판의 부종, 혈관의 확장이 관찰되었다. 그리고 감염 후 24시간군에 이미 장선내에서 유사분열상(mitotic profile)이 뚜렷이 관찰되었다. 전자현미경적 소견상, 시간이 지날수록 융모에 분포하는 흡수세포의 세포질 공포화가 정상군에 비해 더욱 더 심해졌으며, 이 공포 안에는 지방방울과 원섬유물질이 차있는 소견이 관찰되었다. 또한 형질내세망의 확장, 핵모양의 변형, 사립체의 부종 등이 관찰되었고 용해소체(lysosome)구조물과 수초모양 구조물(myeline figure)도 자주 보였다. 바이러스 입자는 감염 후 24, 48, 72, 144시간군의 흡수세포의 세포질 내에서 관찰되었다. 상기 변화는 감염 후 144-168시간경 부터는 회복되는 소견을 보였다. 이상과 같은 사실로, rotavirus 감염으로 인한 설사는 바이러스가 흡수세포의 세포질 내 소기관을 손상함으로써 초래되는, 융모세포의 흡수장애와 더불어 장선 부위의 활발한 세포분열로 인한 fluid의 과분비에 의해 감염 후 2-6일에 걸쳐 설사를 유발하는 것으로 생각한다. 추후 이러한 조직학적인 변화와 설사증과의 관련성은 더욱 더 연구되어져 하며, 현재 백신이 개발되어 임상적으로 시험 단계에 있음이 보고되는 바 부작용이 적으며, 항체 양전율이 높은 백신의 개발이 더욱 더 연구를 경주해야 할 것으로 생각된다. ; Rotavirus gastroenteritis is the most common acute diarrheal disease during infancy and young childhood. Rotavirus has also been identified as a cause of gastroenteritis in the young of most species of domestic and laboratory animals. However, the expense, the need for specialized facilities, and the limited availability of large animals have hampered animal model studies. Data on pathophysiological mechanisms are also few and contradictory. The purposes of this study were to observe the time-related histologic changes and to explain the pathophysiological mechanisms of diarrhea after rotavirus infection. Seven-day-old mice were infected orally with simian rotavirus SA-11 and regions of middle intestine were examined at 24 h intervals up to 7 days by light microscopy and elctron microscopy. Seven-day-old normal mice were also examined. The results were as follows: Diarrheal signs first occurred at 48 h postinfection. There was a disappearance of diarrhea at 144 h-168 h postinfection. Light microscopy showed the extensive vacuolation in absorptive cells in villus, the dilatation of capillaries throughout the time course of the infection. The mitotic profiles in the crypts occurred in 24 h postinfection. Electron microscopy showed the widespread and the pronounced vacuolation in the cytoplasm of absorptive cell. The fat and fibrillar materials within the vacuoles were seen in the cytoplasm of absorptive cell and the enlargement of endoplasmic reticulum, edema of mitochondria, distortion of nucleus, lysosomal structures and myeline figures were seen in the cytoplasm of the absorptive cell. Rotavirus particles were seen in the cytoplasm of absorptive cell at 24 h, 48 h, 72 h, 144 h postinfection. These pathological changes had almost recovered from infection at 144 h-168 h postinfection. These findings suggest that many of the pathological features following rotavirus infection result from rotavirus-induced distruction of the organelles of absorptive cells in villi and that diarrhea following rotavirus infection result from malabsorption of fluid by damaged villi and hypersecretion of ions released from increased numbers of dividing cells at crypts.