1, 1-Dichloroethylene에 의한 백서 간 손상에 관한 실험적 연구

Abstract

1,1-Dichloroethylene(DCE)은 vinylidene chloride로 널리 알려진 화학물질로서 주로 염화비닐의 종합체(-CH_2-CHCl)_n인 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)과 플라스틱 필름 생성의 원료로 이용되고 있고 이러한 제품 생산 과정에서 1,1-DCE이 토양 및 식수에 유출되는 환경 오염으로 인해서 인체 내로 흡수되어 부작용을 일으킬 수 있다. 여러 학자들의 동물 연구 결과로 미루어 1,1-DCE이 인체에 흡수되면 간실질에 독작용을 일으킬 수 있다는 것이 알려지게 되었고 여러 차례 1,1-DCE로 인한 간세포의 미세 구조 변화에 대한 연구가 시도되었으나 아직 그 독작용의 기전이 정확히 규명되지는 못하였다. 이에 저자는 1,1-DCE로 유발된 간 독작용의 병인 및 음식 투여 유무에 따른 간실질의 변화 양상을 관찰하고저 본 실험을 시행하였다. 체중 200gm정도의 백서(Sprague Dawley) 77마리를 정상 대조군(제I군), 1,1-DCE 100mg/kg 식후 투여군(제II군), 1,1-DCE 100mg/kg 공복 투여군(제III군) 및 1,1-DCE 200mg/kg 공복 투여군(제IV군)으로 나누고 각군은 1,1-DCE 투여후 일정시간이 경과됨에 따른 간세포의 형태적 변화를 보기 위하여 투여후 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64시간에 대조군은 2마리씩, 실험군은 3마리씩 희생시켰다. 희생시킨 백서 우심장의 하대 정맥으로부터 혈액을 채취하여 혈청 효소 검사를 시행하고 적출한 간조직은 광학 및 전자현미경적 검색을 하여서 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 실험군의 혈청내 간효소인 alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase(AST) 및 alkaline phosphatase(ALP) 등이 상승을 보였는데 AST와 ALP는 1,1-DCE 투여후 1시간부터 증가하기 시작하여 2시간에 현저한 상승을 보였으며 식후 투여군보다 공복 투여군에서 좀더 높은 상승치를 나타내었다. 2. 간조직의 조직학적 변화는 1,1-DCE투여군에서 간세포 배열의 파괴, 간세포 부종 및 공포 변성, 핵농축등이 관찰되었으며 동양혈관 확장, 담세관 확장 및 문맥삼분지의 세포 침윤등이 나타났다. 이런 변화는 빠르게는 2시간부터 나타나기 시작하여 식후투여군보다 공복투여군에서 더욱 심한 변화를 보였고 1,1-DCE투여량이 많은 군에서 더욱 현저하였다. 3. 간조직의 특수 염색 소견상 간세포 당원은 식후 1,1-DCE소량투여군에서 16시간부터 감소되기 시작하였고 공복시 소량 및 다량의 1,1-DCE투여군에서는 투여 1시간부터 감소되었으며 동양혈관의 혈전은 1,1-DCE소량 식후 및 공복투여군에서 투여후 4시간에서만 관찰되었다. 간질 조직내 섬유 증식은 1,1-DCE소량 식후 투여군은 32시간, 1,1-DCE소량 공복투여군은 64시간, 1,1-DCE다량 공복투여군은 16시간 후에 섬세한 교원 섬유의 증식을 보이기 시작하였다. 4. 전자 현미경 소견으로는 담세관의 변화가 특징적이었는데, 1,1-DCE투여후 4시간에는 담세관의 확장 및 세포막 분해 조각과 소용돌이같은 물질이 보이기 시작하였으며 투여 8시간 후에는 미소융모의 소실이 관찰되었다. 사립체는 투여 4시간부터 종창이 보이기 시작하여 즐(cristae)의 소실과 봉입체가 8시간에 보이기 시작하였으며 원형질막의 변화로는 세포벽의 미소 융모의 감소, 디세간극(Space of Disse)의 확장, 중심부에 다수의 적혈구가 4시간과 8시간에 관찰되었다. 간세포내 소공은 투여 4시간부터 약하게 나타났으며 형질내 단백질 변성의 기리사(Ergastoplasm)현상은 투여 2시간부터 보이기 시작하였다. 이상의 소견들은 1,1-DCE 투여량이 다량인군 및 같은 투여량에서는 공복시 투여군에서 보다 심하였다. 이상의 결과를 종합해 보면 1,1-DCE에 의한 간세포의 손상은 가장 조기에는 일차적인 변화로 사립체의 변화가 오면서 원형질막과 담세관의 변화를 보였고 간세포의 핵과 형질의 변성내지 괴사는 2차적인 변화로 생각되었다. 이런 변화는 공복시 더욱 심하게 관찰되었고 투여량과 투여시간이 길어질수록 변화는 심하였다. ; 1,1-Dichloroethylene(1,1-DCE) or vinylidene chloride is a monomer used extensively to produce polyvinylchloride resins and plastic films or food packaging such as saran wrap. 1,1-DCE has been reported to be a rapid, potent hepatotoxin in animals with decreased glutathion levels, but the injurious effects of 1,1-DCE on liver cell constituents are unclear. The purpose of this study aims to clarify the pathogenesis by examining the light and electron microscopic changes of hepatocytes according to dosages and duration of the 1,1-DCE administration in rats. Total 77 rats (Sprague Dawley)around 200gm in weight were divided into 4 experimental groups from I to IV.: Control (Group I), Fed lower dose (Group II), Fast lower dose (Group III) and Fast higher dose (Group IV). The results of the experiment were as follows: 1. The level of serum AST and ALP were moderately increased depend upon the dosage and duration of 1,1-DCE administration, Whereas fasted group in much higher than fed experimental group. 2. The light microscopic findings revealed swelling of hepatocytes beginning from 2 hrs and disarray of hepatocytes, dilatation of bile canaliculi and inflammation of protal triad at 4 hrs and cytoplasmic vacuolation, pyknotic nucleus and sinusoidal dilatation at 8 hrs after administration in 1,1-DCE treated group. Those changes were more prominent in fasted group (III, IV) than fed group (II). 3. The findings of special stains showed glycogen depletion beginning from 16 hrs in group II, from 1 hr in group III and IV. The reticulin condensation observed at 32 hrs in group II, at 64 hrs in group III, at 16 hrs in group IV. 4. The electron microscopic findings show variable degenerative changes of mitochondrium, dilated endoplasmic reticulum and intracytoplasmic vacuolation. Those changes began to appear from 4 hrs after 1,1-DCE administration which were more prominent in both high and low dose of fasted group than fed group. In conclusion, the morphological alterations of liver in rats after 1,1-DCE administration are the dilatation of bile canaliculi and sinusoid, and degeneration of plasma membrane of centrolobular hepatocytes as early change. Liver cell injury is more prominent as later change and more relative to the centrolobular region. These changes were more prominent in fasted group (III, IV), than in fed group (II).