흰쥐에서 일측 고환절제술시 대측 고환에서 일어나는 산화성 손상과 병리조직학적 변화

Abstract

[한글]임상적으로는 출생 시 일측 고환에 문제가 있는 경우에는 자라면서 대측 고환의 보상성 비대가 관찰된다. 고환의 보상성 비대는 각각의 나이에서 관찰되는 평균 고환의 용적에 비해서 커지는 것을 말하며 이는 진행성인 변화이다. 보상성 비대의 생성기전 및 고환 기능에 미치는 영향에 대해서는 많은 의문점들이 제기되어왔다. 동물 실험에서는 동물에 따라 각기 차이는 있었지만 대부분에서 대측 고환의 보상성 비대가 관찰 되었다. 보상성 비대의 기전은 아직 명확히 알려지지는 않았지만 동물실험을 통해 일부 알려진 것은 시상하부-뇌하수체-고환으로 이어지는 호르몬의 축에 변화가 생기며 이차적으로 고환의 세포 숫자가 증가한다는 것이다. 이는 호르몬적인 기능을 보상하려는 목적으로 여겨지나 실제 동물실험에서 정액의 질로 평가 해봤을 때는 좋지 않은 결과를 초래하였다. 이를 바탕으로 기능성 보상으로 여겼던 대측고환의 비대성 변화는 실제로 정상적인 고환기능을 유지할 수 없도록 하는 변화를 초래하는 것이라 생각할 수도 있다. 이런 변화에 대한 구체적인 동물연구의 결과로 한쪽 고환을 제거후 호르몬적인 측면과 Sertoli 세포나 Leydig 세포들을 이용한 병리조직학적인 방법을 사용한 것에 대해서 발표되었다. 그러나 이것만으로 고환의 병리적인 변화를 전적으로는 설명할 수 없었다. 최근 정자형성과정에서 악영향을 주는 인자로 산화성 손상을 보고하고 있다. 이런 손상은 정상의 ROS 시스템에 악영향을 미쳐서 고환 조성세포의 고사(apoptosis)를 유도하는 것으로 널리 알려져 있다. 최근 여러 임상적인 병에 대한 동물모델들을 사용하여 질환측의 고환의 산화성 손상은 입증되어가고 있는 실정이다.본 연구에서는 흰쥐에서 출생 시와 사춘기때 각각 일측 고환을 절제한 후 생후 12주에 대측 고환을 관찰한 실험군 동물모델에서 고환의 병리조직학적 지표(S/T value, SCI) 및 산화손상 인자를 측정하였다.본 연구의 결과는 다음과 같다.1. 고환의 병리조직학적 검사에서 정세포 변수 (Spermatogonia per tubules values: S/T values)는 신생기 일측 고환절제군은 76.2±3.81, 신생기 겉보기 수술군(sham operation)은 64.17±6.41이 관찰되었다. 신생기 일측 고환절제군과 신생기 겉보기 수술군(대조군)의 비교에서는 통계학적으로 유의한 차이를 보였으나(p=0.001), 사춘기 일측 고환절제군과 사춘기 겉보기 수술군(대조군)에서는 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p=0.55). Sertoli cell index (SCI)는 신생기 일측 고환절제군은 25.54±2.05, 신생기 겉보기 수술군은 17.54±3.17이 관찰되었다. 신생기 일측 고환절제군과 신생기 겉보기 수술군의 비교에서는 통계학적으로 유의한 차이를 보였으나(p=0.001), 사춘기 일측 고환절제군과 사춘기 겉보기 수술군에서는 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p=0.69).2. 고환의 산화성 손상 인자 측정에서는 사춘기 일측 고환절제군의 SOD 활성도는 20.59±0.11 nmole/min, 사춘기 겉보기 수술군은 20.91±0.20 nmole/min로 사춘기 일측 고환절제군과 사춘기 겉보기 수술군에서는 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p=0.03). 또한 사춘기 일측 고환절제군의 lipid peroxidation(thio barbituric acid-reactive substance: TBARS) 활성도는 0.00010±0.00002 μmole/min, 사춘기 겉보기 수술군은 0.00015±0.00002 μmole/min로 관찰되어 사춘기 일측 고환절제군과 사춘기 겉보기 수술군에서는 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p=0.02). 이 이외의 산화성 손상인자 측정에서 관찰된 효소들의 수치에서 실험군과 대조군간의 통계적으로 유의한 차이는 없었다.이상의 결과로 보아 고환의 보상성 비대에서는 정세관의 세포 수의 증가뿐만 아니라 사춘기 이후의 활발한 정자 형성 시기에 산화성 손상에 대한 완충 역할도 한다는 것을 알 수 있었다.

[영문]After hemicastration, compensatory hypertrophy of remaining testis tissue occurs in many mammalian species. And Functional compensation of the residual testis after hemicastration has also been investigated in male rats. This observation implies an alteration of the dynamic relationship which exists within the hypothalamic-pituitary -testicular axis. Indeed, there are reports of changes in serum FSH and intratesticular testosterone in hemicastrate rats. Some some reports revealed that such hypertrophy may have only been related to increase in the volume of testicular interstitial tissues/Leydig cells, Sertoli cells and the development of the vascular system because the sperm count was not compensated. Recently many investigators have been interested in the oxidative injury of the testis with varicocele, cryptorchidism. Human spermatozoa are highly susceptible to oxidative injury but are naturally protected from such injury by antioxidative properties of the reproductive organs. Reactive oxygen species(ROS) are ubiquitous in aerobic biologic system. These are highly active and potentially cytotoxic substances derived from oxygen metabolism. If the balance between ROS production and ROD degradation is offset, cytotoxicity may result. It is reported that experimental cryptorchidism causes a decrease in superoxide dismutase and catalase activity as well as an increase in lipid peroxidation in the testis. We investigated the testicular histopathologic factors and oxidative injury in the hemicasrated rat model.The results were as follows.1. As for the testicular histopathologic factors, S/T value of prenatal hemicastrated group was 76.2±3.81 and S/T value of prenatal sham operation group 64.17±6.41. There was statistically significant difference between them(p<0.01). SCI of prenatal hemicastrated group was 25.54±2.05 and prenatal sham operation group was 17.54±3.17. There was statistically significant difference between them(p<0.01).2. As for the oxdative enzyme assay, there were significant differences only in SOD group and TBARS group. SOD activity of prepubertal hemicastrated group was 20.59±0.11 and prepubertal sham operation group was 20.91±0.20. There was statistically significant difference between them(p=0.03). TBARS activity of prepubertal hemicastrated group was 0.00010±0.0002 and prepubertal sham operation group was 0.00015±0.0.00002. There was statistically significant difference between them(p=0.02).In conclusion, this study suggests that testicular compensatory hypertrophy is resulted from increasing in number of the testicular cells. In addition, it prevents ROS-induced cell damage.