Ethyl carbamate와 그 대사산물의 피부종양 유발에 관한 조직학적 연구

Abstract

[한글]

Ethyl carbamate는 발효주와 발효식품 및 담배연기 등에 소량 함유되어 있으며 발암능력이 있다는 사실이 밝혀졌다. 최근 연구에 의하면 ethyl carbamate(이하 EC로 약함)는 쥐의 간에서 산화되어 vinyl carbamate(이하 VC로 약함)로 변한다. VC가 다시 산화하여 v

inyl carbamate epoxide(이하 VCO로 약함)로 대사되면 보다 더 강력한 발암능력을 나타낸다. 현재까지 상기의 발암물질을 사용하여 종양형성능력을 비교한 실험은 소수의 연구자에 의해 이루어졌다. 그러나 EC와 VC 및 VCO를 도포하여 유발된 종양에서 병변과 시기별

로 조직학적 변화를 동시에 비교조사한 연구는 없었다.

이에 본 연구자는 EC와 그 대사산물인 VC와 VCO 마우스의 피부에 전처치한 후 촉진제인 12-0-tetradecanoyl-phorbol-13-acetate(이하 TPA로 약함)를 35주간 도포하여 발생한 피부종양의 종류와 종양발생의 시차적관찰 및 발생빈도 등을 비교조사하였다. 또한 표피의 형태학적 변화에 따른 광학 현미경적 변화와 p53단백의 발현과 유세포측정에 의한 DNA의 변화 및 전자현미경을 이용한 미세구조판찰을 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. VC-TPA 도포군과 VCO-TPA도포군에서 유두종의 첫 발생시기는 6주였으나 EC-TPA도포군은 15주이었다. EC-TPA도포군과 VC-lPA 도포군 및 VCO-lPA 도포군의 유두종 발생수는 약물도포기간이 길어질수록 증가하였고 통계적 의의를 보인 시기는 15주 이후였다. 한편 편평세포암과 각화극세포종은 VCO-TPA도포군에서만 유발되었고 그 시기는 21주와 16주이었다.

2. 조직학적 소견상 표피변화에 있어서 유두종 병변은 표피층의 수, 위각낭종, 과각화증, 과과립증, 이형성및 이상각화증이 뚜렷하였다. 진피내의 구조물에 있어서 유두종 병변은 진피의 두께, 교원섬유의 초자화 정도, 모낭수의 증가 및 혈관증식이 현저하였다. 9개의 각화극세포종과 5개의 편평세포암은 VCO-TPA도포군에서만 발생하였다. 특히 후자의 경우 1예를 제외한 모든 조직에서 각질 진주형성을 동반한 분화가 잘된 양상을 보였다.

3. 전자 현미경소견상 검은 세포(dark cell)는 대조군을 제외한 모든 실험군에서 출현하였으며 특히 편평세포암과 각화극세포종에서 흔히 관찰되었다. 미세융모와 세포간격의 확장 및 핵내봉입체의 출현은 편평세포암과 각화극세포종에서 흔하였으나 교소체와 장원

세섬유는 유두종과 대조군에 비하여 감소하였다. 세포질내의공포는 유두종에서 가장 흔하였으며 각화극세포종과 편평세포암에서도 일부 관찰되었다.

4. DNA histogram결과 대조군과 유두종 및 각화극세포종은 이배수체양상을 보였다. 그러나 편평세포암 3예중 비배수체를 보인 경우는 1예에서 관찰되었다.

5. p53 단백의 이상발현은 편평세포암 5예중 1예에서만 미만성의 양성반응을 보였으며 대조군과 유두종 및 각화극세포종은 음성반응을 보였다.

이상의 결과로 보아 EC에 비하여 VC와 VCO는 유두종 형성에 있어서 보다 더 강력한 발암능력이 있었다. 특히 VCO-TPA도포군은 유두종 이외에 각화극세포종과 편평세포암과 같은 종양을 유발시켰다. 한편 유두종과 각화극세포종 및 편평세포암은 조직학적소견상 표피와 진피의 다양한 변화 및 전자현미경소견상 내부구조물의 차이점이 있었다. 그러나 p53 단백의 이상발현과 종양세포의 유세포 측정결과 편평세포암 1예를 제외하고 모든 조직에서 양적이상은 발생하지 않았다.

[영문]

Ethyl carbamate(EC) has been identified at low microgram quantities in various fermented beverages, distilled products and tobacco smoke. EC has long been known as a carcinogen, Oxidation of the ethyl group of EC is followed by dehydration to yield the carcinogen vinyl carbamate (VC). This is further oxidized to vinyl carbamate epoxide(VCO). VC and VCO preyed to be much more carcinogenic than EC.

The objective of this study is to compare the potency of carcinogenic ability and histologic changes in skin tumors induced by EC, VC, or VCO. In this experiment the tumor induction was performed by painting the mouse skin once a week for five weeks with EC, VC and VCO solution and then 12-0-tetradecanoyl-phorbol-13-acetate (TPA) was challenged in the same manner twice a week for 35 weeks. We biopsied the skin at 5, 10, 15, 25, 30 and 35 weeks and stained the specimens with hematoxylin-eosin.

Other studies, such as electron microscopy, flow cytometry and immunohistochemical stain were performed, The results are summarized as follows.

1, The time period for the first appearance of papilloma was 6 weeks in the VC-TPA and VCO-TPA group, but 15weeks in the EC-TPA group. The average number of papilloma showed a statistically significant difference after 15weeks between the EC-TPA, VC-TPA and VCO-TPA group. The occurrence of keratoacanthema, squamous cell carcinoma was 16, 21 weeks respectively.

2. Histologic changes, such as epidermal layers, pseudohorn cysts, degree of hyperkeratosis, hypergranulosis, dyaplasia and dyskeratotic cells were more prominent in the papilloma than in the non-papilloma lesion. Dermal changes disclosed similiar findings, that is, increased dermal thickness, proliferation of

vessels and hair follicles and fibrosis of the dermis. Squamous cell carcinomas and keratoacanthomas were produced only in the VCO-TPA group.

3. On electron microscopic examination, dark cells were present in all of the groups except the control group. In keratoanthoma and squamous cell carcinoma, electron Microscopic examination showed distinctive morphologic features which were increased number of dark cells, intracytoplasmic or nuclear inclusions, villous projection and widening of intercellular space. Many intracytoplasmic vacuoles were present more frequently in papillomas than other tumors or in the control group.

4. In the DNA histogram, control group, papilloma, keratoacanthoma specimens showed diploid pattern but among three of the squamous cell carcinoma lesions only one showed an aneuploidy.

5. Among five of the squamous cell carcinoma specimens one disclosed a diffuse staining pattern of p53 protein by the immunoperoxidase method. The others such as the control group, papilloma or keratoacanthoma lesions stained nogatively.

From the above results it is concluded that VC and VCO have more potent carcinogenic potential than EC. Various skin tumors, such as papilloma, keratoacanthoma or squamous cell carcinoma were produced by above carcinogens.

Eventhough these tumors showed various, distinctive histologic or electron microscopic changes, most of the lesions revealed a minor degree of quantitative abnormality in flow cytometry and p53 protein staining.