RH-787에 의한 백서 취소도손상에 관한 연구

Abstract

[한글]

Lane(1907)과 Bensley(1911)에 의하여 취소도내 α-세포와β-세포의 존재가 처음 기술되었고 Allen(1913)과 Homans(1914, 1915)는 개와 고양이에서 취장을 부분적으로 제거하여 당뇨병을 유발시키고, 잔여 취장의 소도를 검색한 바 β-세포에 심한 수포상 변화가 초래되어 종말에는 파괴되는 것을 관찰하여 β-세포가 혈당량을 조절하는 내분비세포라고 주장하였다.

실험적 당뇨병은 von Mering과 Minkowski(1889)가 개에서 취장제거로 처음 유발시킨 후 초기에는 주로 취장제거로 당뇨병을 유발시켰으나 Banting과 Best(1922)에 의하여 insulin이 발견된 이후에는 화학물질로 당뇨병을 유발시키는 연구가 성행하여 7unn등(1943)은 alloxan의 투여가 취소도의 f-세포를 선택적으로 파괴시키며 이로 인하여 당뇨병이 유발된다오 보고하였다. 이후 alloxan이 실험적 당뇨병을 유발시키기 위하여 맏이 사용되었으

며 alloxan이외에도 여러가지 약물들이 당뇨병을 실험적으로 유발시키기 위하여 연구되어 왔는데 dehydroascorbic acid, oxime, dithzon 및 streptozotocin등이 실험적 당뇨병을 유발시킬 수 있는 것으로 알려졌다 (Marble, 1971).

근래 우리나라에서는 구서제로 쓰이는 RH--787 (화학명 : N-3-pyridylmethyl-N'-p-nitroptenylurea)의 중독으로 야기되는 당뇨증이 드물지 않게 임상에서 경험하게 되었으나 이 당뇨중의 발생기전은 파악되지 않았고 조등(1976)은 자살목적으로 RH-787을 복용한 환자

의 부검에서 취소도세포의 광범위한 괴사를 관찰하고 당뇨증은 취소도세포의 괴사로 야기된다고 하였다. 그러나 아직까지 RH-787의 작용기전은 거의 알려져 있지 않아 백서에 RH-787을 투여하여 취소도의 변화를 광학현미경, 조직화학 그리고 전자현미경적으로 관찰하고 길항제로 알려져 있는 nicotinamide를 투여하여 그 효과를 관찰하기 위하여 본 실험에 착수하게 되었다.

실험동물은 체중 200 gm내외의 백서를 성의 구별없이 사용하여 다음과 같이 3군으로 구분하여 실험을 하였다.

제Ⅰ군 대조군 ………………………………………………………………………… 24마리

a. Propylen glycol(5m1/kg) 투여군 …………………………………………… 12마리

b. Nicotinamide(500mg1kg) 투여군 ………………………………………………12마리

제Ⅱ군 RH-787(5mg/kg) 단독투여군 …………………………………………………26마리

제Ⅲ군 RH-787(5mg/kg) 및 nicotinamide(507mg1kg) 동시투여군 ………………24마리

대조군은 약물 투여후 2시간, 8시간, 24시간, 48시간에 각각 3마리씩 도살하였으며 제 Ⅱ군과 제Ⅲ군은 1시간, 2시간, 4시간, 8시간, 10시간, 12시간, 24시간과 48시간에 각각 3마리씩 도살하였다. 도살한 각 동물의 취장조직은 일부를 H-E염색과 aldehyde fuchsin염

색을 시행하고 간, 폐장, 신장, 심장과 뇌조직을 H-E염색을 시행하였다. 취소도에 대하여는 전자현미경 검색을 아울러 시행하여 다음과 같은 성적을 얻었다.

1. RH-787의 투여는 초기에 일과성 저혈당을 보인 후 17시간 이후는 계속 고혈당을 나타내는데 초기의 저혈당은 β-세포의 파괴로 대량의 insulin이 유리됨에 기인한 것으로 사료되었다.

2. 조직학적으로는 RH-787 투여 후 초기에서부터 취소도세포들의 혼탁종창을 보이고 8시간 이후에는 취소도의 괴사가 나타났으며 aldehyde fuchsin 염색에서 초기부터 분비과립이 현저히 감소하였다.

3. 전자현미경상 β-세포들은 조면소포체(rough endoplasmic reticulum)의 확장 및 공포변성이 나타나고 분비과립의 감소가 투여 후 1시간부터 나타나기 시작하여 4시간 이후는 현저한 과립의 소실을 보였다. 반면 α-세포에는 뚜렷한 변화를 찾아볼 수 없었다.

4. Nicotinamide를 RH-787과 동시에 투여하면 혈당변동과 취소도의 변화를 억제할 수 있었다.

이상의 결과를 종합하여 보면 백서에 RH-787을 투여하면 초기에는 저혈당을, 그러고 그 이후는 당뇨병과 유사한 고혈당을 보이게 되며 이려한 변화는 RH-787의 최소도 β-세포에 대한 선택적인 독작용에 기인하며 nicotinamide는 RH-787의 독작용을 억제하였다.

[영문]

Lane(1907) and Bensley(1911) described two types of cello, u and β in the Langerhans islets by special staining methods. Allen(1913) and Homans(1914, 1915) noted that partial pancreatectomy led diabetes in dogs and cots, and that the β-cells of the Langerhans islets of the remaining pancreas showed severe vacuolar changes and finally destroyed themselves. Thus they concluded that β-cell was the sugar regulating endocrine cell.

In the early period, experimental diabetes was induced only by pancreatectomy after von Mering and Minkowski's (1889) observation of the development of diabetes in pancreatectomized dogs, but Dunn et al, (1943) observed selective destruction of

β-cells by alloxan administration leading to diabetes. After that, other chemicals, dehydroascorbic acid, oxide, dithzon and streptozotocin, have been used for induction of experimenal diabetes.

Recently we met many cases of glucosuria following accidental and/or suicidal ingest-ion of rodenticide RH-787(chemical name:N-3-pyridrlmethyl-N'-p-nitrophenylurea), but the exact mechanism of the glucosuria has not teen known. Cho et al. (1976) noted widespread necrosis of pancreatic Langerhans islets in patients of suicidal ingestion of RH-787,and the glucosuria is resulted from necrosis of islets.

The present investigation is aimed to study the mechanism of the toxic action of RH-787, by light microscopical, histochemical and electron microscopical studies and the effect of antagonist, nicotinamide.

A total of 74 rats, each weighing around 200 gm, were uses and divided into 3 groups. The first group of rats was control and the second wart administered RH-787(5 mg/kg) via gastric intubation. The third group was administred RH-787 (5 mg/kg) and nicotinamid (500mg/kg, via intraperitoneal injection) simultaneously.

The results are summarized as fellows :

1. The administration of RH-787 induced initial transient hypoglycemia, which was thought to be caused by the liberation of large amounts of insulin from the damaged pancreatic inlet β-cells. Ten hours after the administration the animals were hyperglycemic and continued so thereafter.

2. Light microscopic observations revealed necrosis of the pancreatic inlets from 8 hours after RH-787 administration. This was preceded by cloudy swelling at the initial please, as early as 1 hour after the administration. In aldehyde fuchsin stain, the secretory granules were markedly reduced at the initial phase and almost completely disappeared finally.

3. By electron microscopy, the β-cells of the pancreatic islets revealed dilation of rough endoplasmic reticulum, vacuole formation, and marked decrease of secretory granules at initial phase, as early as 1 hour after the administration. After 4 hours, the β-cells had minimal amounts of secretory granules. The α-cells of the Langerhans inlets didn't show any significant changes.

4. The simultaneous administration of nicotinamide with RH-787 Prevented the β-cell cytotoxicity of RH-787.

These results indicated that the administration of RH-787 to rots produced initial hypoglycemia followed by permanent hyperglycemia. The initial hypoglycemia is belived to be due to the liberation of large amounts of insulin from the damaged

pancreatic islet β-cells and the permanent hyperglycemia due to selective damage of β-cells by RH-787, and nicotinamide can prevent the cytotoxic effect of RH-787.