Cyclosporine A 투여가 성숙한 흰쥐 고환에 미치는 형태학적 변화에 관한 연구

Abstract

최근 개발된 Cyclosporine A(이하 CsA)는 다른 면역 억제제와는 달리 골수 억제의 부작용이 없어 장기이식 등 임상에 널리 사용되고 있다. 그러나 이 약제의 사용이 보편화됨에 따라 신독성, 간독성, 임파종 등 부작용이 보고되었고, 최근에는 다모증, 여성형 유방(gynecomastia), 불임증 등의 내분비적인 부작용들이 보고되기 시작하였다. 특히 CsA로 치료받는 환자중 상당수가 가임 연령에 있으므로 이 약제로 인해 생식기능이 저하되거나 심한 경우 불임을 유발시킬 가능성이 있다는 것은 상당히 우려할 만한 일로서 이의 기전을 밝히는 것은 매우 중요한 일로 생각된다. 이에 저자는 성숙한 수컷 흰쥐 76마리를 5개군으로 나누어 대조군인 I군(12마리)에는 생리적 식염수(1 ml/kg)를 4주간 피하주사하고, CsA 단독투여군인 II군(16마리)과, III군(16마리)에는 각각 CsA 20mg, CsA 40mg을 4주간 매일 피하주사 하였으며, testosterone 병합 투여군인 IV군(16마리)과 V군(16마리)에는 각각 II, III군과 동량의 CsA를 투여하였고, 동시에 실험 제 1일에 프로피온산 testosterone 5mg/kg을 1회 근주하였다. 실험군 모두 실험 1주, 2주, 3주, 4주째 마다 4마리(대조군은 3마리)씩 희생시켜 체중과 고환의 무게, 혈중 testosterone 농도, BUN, creatinine, SGOT, 및 SGPT 등을 측정하고, 고환조직의 형태학적 변화를 관찰하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) CsA 단독 투여군과 testosterone 병합 투여군 모두에서 체중 및 고환 무게가 통계적으로 유의하게 감소하였으며 이는 투여 용량에 비례하였고, 고환의 무게는 투여 용량 및 투여기간에 비례하여 감소하였다. 2) 혈중 testosterone 농도는 실험군 모두 대조군에 비해 유의하게 저하된 농도였다. 한편 혈중 testosterone 농도는 testosterone 병합 투여군에서 같은 용량의 CsA 단독 투여군보다 유의하게 높았다. 3) 고환의 조직학적 변화로는 세정관 위축과 파괴 및 배상피 세포의 소실과 변성 소견이 있었으며, Leydig cell의 변성도 관찰되었는 데, 특히 CsA 다량투여군에서는 Sertoli cell과 spermatogonia만 남고 나머지 세포들이 완전 소실된 세정관도 많이 관찰할 수 있었다. 이같은 형태학적 변화 역시 투여 용량 및 투여기간에 비례하여 현저하였으나, testosterone 병합 투여군에서는 단독 투여군에 비해 다소 경한 소견을 보여 주었다. 4) 특수 염색에 의한 세정관의 소견을 보면, PAS 염색에 경도의 양성을 보여 II, III군에서 약간의 기저막 비후 소견과, Massion’s trichrome 염색에서 국소적인 양성으로서 간질의 섬유화를 보였고, 특히 III군에서는 reticulin 염색으로 배세포가 소실되어 심하게 위축된 세정관들을 관찰할 수 있었다. 한편 oil-red O 염색은 모두 군에서 음성 소견을 보였다. 5) 전자 현미경 소견으로는 배세포 핵의 변성, 괴사 및 소실 등과, 배상피세포내의 공포, electron dense inclusion 등이 관찰되었으며, 공포는 처음에는 미세 공포를 보이다가 점차 큰 공포를 보였고, 그 정도도 심해졌다. 6) Testosterone 제제 투여는 CsA 단독 투여군에 비해 혈중 testosterone 농도의 상승 및 고환 조직의 형태학적 변화, 즉 배상피 세포 소실 및 괴사등을 다소 둔화시킴을 관찰할 수 있었다. 이상의 소견과 같이 CsA 투여로 고환 조직내 배상피세포의 탈락, 소실 및 Leydig cell의 변성등이 초래되고 혈중 testosterone이 감소됨을 미루어 볼 때, CsA 투여 후 야기될 수 있는 불임은 CsA가 고환에 직접적인 손상을 끼침으로써 발생하는 것이라 생각되었다. ; Cyclosporine A(CsA) has been demonstrated to have powerful immunosuppressive function. Its recent application in organ transplantation has resulted in markedly improved graft survival. However, the drug has certain adverse side effects, the most notable being nephrotoxicity and hepatotoxicity. Recently as use of this drug has increased, certain endocrine side-effects have surfaced. Because of the frequency with which long-term CsA therapy is being used in the organ transplant population and reproductive age of many of these patients, this study was designed to analyze the morphologic changes and hormonal changes induced by cyclosporine A and understand the mechanism of testicular dysfunction and infertility. Total 76 sexually mature male rats weighing 240 to 260 gm were divided in five groups : Control group I, cyclosporine A alone treated group II (20mg/kg) and group III (40mg/kg), cyclosporine A (20mg/kg, 40mg/kg) plus testosterone (5mg/kg) treated group IV and V. Each group consists of 16 rats except group I (12 rats). Cyclosporine A was administered subcutaneously for 4 weeks and testosterone was injected intramuscularly on the first day of experiment. The animals were sacrificed at 1, 2, 3, 4 weeks. The results of the experiment were as follows; 1. Cyclosporine A administration and simultaneous testosterone treatment resulted in significant decrease in body and testis weight with dose dependent decline. In case of testis weight, cyclosporine A treated groups resulted in duration dependent decline. 2. A significant decline in circulating level of testosterone was observed, which was dose dependent. Especially serum testosterone concentration in simultaneous testosterone treated group was significantly higher than cyclosporine A treated alone group. 3. The cyclosporine A induced morphologic changes consisted of the seminiferous tubules appeared to be losing germ cell orientation, degeneration of primary spermatocytes, spermatids and necrosis. The Leydig cells were undergoing marked degeneration. These changes were more prominent in high dose and long duration, and also slightly improved by simultaneous testosterone treatment. 4. The findings of special stains showed focally thickened basement membranes of tubules by PAS stain in group II and III. Also focal interstitial fibrosis by MT stain. Atrophic seminiferous tubules without germ cells by Retic. Stain. ORO stains were all negative. 5. The electron microscopic findings consisted of nuclear degeneration of germ cells, necrosis, vacuolization, focal electron dense inclusions. Especially the degree of the changes were gradually increased by the long duration and high dose of cyclosporine A treatment. 6. Testosterone injection slightly prevented morphologic changes like loss of germ cell and necrosis with mild increase of circulating testosterone comparing with CsA treated alone group. These data suggest that the cause f infertility following cyclosporine A administration seems to be its direct effect on testis with decreased circulating testosterone level.