E' coli 내독소에 의한 백서 폐의 형태학적 변화에 관한 실험적 연구

Abstract

그람음성패혈증(Gram-negative sepsis)은 폐실질의 손상을 주므로 폐기능을 저하시켜 임상적으로 중요한 급성 성인호흡곤란증(Acute adult respiratory distress syndrome;ARDS)을 초래하는 가장 흔한 원인 중의 하나로 알려져 있다. 그러나 정확한 기전은 아직 잘 모르며 그 기전을 규명하려는 연구가 계속되고 있는 중이다. 한편 그람음성 세균내에 함유되어 있는 내독소(endotoxin)에 의한 폐손상을 예방 및 치료할 수 있는 특효약도 아직 개발되어 있지 않지만, dexamethasone (Munford 등, 1985 ; Olson 및 Brown, 1986 ; Koizumi 등, 1986), ibuprofen (Rinaldo 및 Pennock, 1986), methylprednisolone (Flynn 등, 1986) 및 BW 755C (Olson, 1987) 등의 효과에 관한 실험보고들이 있다. 이에 저자는 E.coli 내독소에 의한 폐손상의 기전 및 임상적으로 수반되는 급성 성인호흡곤란증의 성인을 규명하고, dexamethasone 투여에 의한 폐손상의 예방효과를 관찰하고자 이 실험을 시도하게 되었다. 체중 200그램 내외의 백서 106마리를 정상대조군(제I군), 내독소 투여군 (제II군 ; A, B, C, D 및 E소군) 및 dexamethasone 전처치후 내독소 투여군 (제III군 ; A 및 B소군)으로 나누어 실험하였으며, 각 실험군은 내독소 투여후 15분, 1, 6 및 24시간에 두마리 혹은 네마리씩 도살하였다. 도살 당시 말초 혈액검사를 시행하였으며 폐조직은 광학 및 전자현미경으로 폐손상의 형태학적 변화를 관찰한 바 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 내독소 투여에 의하여 말초 혈액의 백혈구 및 혈소판수가 감소하는 경향을 보였다. 2. 광학현미경 소견상 내독소 투여군은 폐포중격의 울혈 및 출혈, 과립구의 침윤 및 폐포 상피세포의 증식이 관찰되었다. 이러한 소견들은 내독소 투여후 1시간부터 보이기 시작하여 내독소 투여량의 증가와 시간의 경과에 따라 더욱 현저하였다. 폐포중격의 모세혈관 및 세동맥의 손상은 내독소 투여후 6시간부터 경도로 관찰되어 내독소 투여시간의 경과에 따라 그 정도가 심해졌다. 모세혈관 및 세동맥의 섬유소 혈전의 출현은 내독소 투여후 6시간부터 드물게 관찰되어 내독소 투여시간의 흐름에 따라 그 빈도가 증가되었다. 폐포손상은 내독소 투여후 24시간에 대부분 관찰되어 내독소 투여량의 증가에 따라 그 정도가 증가하였으며, 폐포벽의 섬유조직 증식은 내독소 다량 투여 소군에서만 24시간에 경도로 관찰되었다. 3. 전자현미경 소견상 내독소 투여군은 혈관 내피세포 및 폐포 상피세포의 변성, 부종, 핵농축 및 과립세포 조각 등의 세포괴사 소견을 보였고, 이들 내피 및 상피세포의 증식상도 함께 관찰되었다. 한편 폐포벽에 다수의 과립구의 침윤이 확인되었으며 이러한 변화는 내독소 투여후 6시간부터 관찰되어 내독소 투여량의 증가와 시간의 경과에 따라 더욱 현저해졌다. 4. Dexamethasone 전처치군은 내독소 투여량과 시간의 경과에 관계없이 광학 및 전자현미경적 변화가 현저히 경미하였으며, 특히 모세혈관의 혈전 및 세포조각 등은 관찰되지 않았다. ; Gram-negative sepsis is the most common clinical setting in which the constellation of abnormalities of pulmonary function called clinically the acute adult respiratory distress syndrome (ARDS) develops. The present study was aimed to analyse the morphologic changes of E. coli endotoxin induced lung injury in rats by light and electron microscopic studies. Total 106 rats around 200 grams in weight were divided into three groups for the experiment. The group I(control group, 8 animals) was used for the saline, and two animals were sacrificed at 15 min., 1, 6, and 24 hours. The group II (E. coli endotoxin treated group, 70 animals) was subdivided to A, B, C, D and E, and was treated by E. coli endotoxin 0.5, 1, 2, 3 and 4 mg/kg, respectively. The group III (dexamethasone pretreated group, 28 animals) was divided to A and B, and was pretreated with 5mg/kg of dexamethosone one hour before the injection of E. coli endotoxin 2 and 4 mg/kg, respectively. The group II and III, two animals were sacrificed at 15 min., and four animals were sacrificed 1, 6 and 24 hours. The results of the experiment were as follows; 1. While blood cell and platelet counts of the periipheral blood were decreased by endotoxin administration. 2. The light microscopic findings showed congestion, hemorrhage, and leukocytic infiltration of the alveolar septa, and alveolar epithelial cell proliferation began at one hour after the endotoxin administration. These changes were more marked by the larger dosage and longer duration of endotoxin injection. Destruction of arteriolar wall of alveolar septa began at 6 hours after the injection of endotoxin. The degree of destruction of arteriolar wall was increased by the longer duration of endotoxin administration. The fibrin thrombi were present in capillaries and arterioles of the alveolar septa which began at 6 hours after the injection of endotoxin, and it’s frequency was increased by the longer duration of endotoxin administration. Damages of the alveolar wall began at 24 hours after the injection of endotoxin, and the degree of injury of alveolar wall was increased by the larger dosage and longer duration of endotoxin administration. There was no fibrosis in the alveolar wall, although mild and focal collagen lay down in alveolar wall was noted at 24 hours after the injection of large dosage of endotoxin. 3. The electron microscopic findings consisted of degeneration of endothelial cells and pneumocytes resulting in pyknosis of nuclei and cellular fragmentation, leukocytic infiltration and focal proliferation of type II pneumocytes which began at 6 hours after the injection of endotoxin. These findings were more pronaunced by the larger dosage and longer duration of endotoxin administration. 4. Experimental group pretreated by dexamethasone showed considerable decrement of both light and electron microscopic changes, particularly leukocytic infiltration and capillary thrombi as well as necrotic debries.