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Tumor necrosis factor-α에 의한 사람 코점막 상피세포 미세구조의 변화

Other Titles
 Ultrastructural changes of cultured human nasal epithelial cells by tumor necrosis factor-α 
 Dept. of Otorhinolaryngology (이비인후과학교실) 
Issue Date

Tumor necrosis factor(TNF)-α는 코점막의 염증반응에 관여하여 염증에 관계된 여러 인자들을 유도하는 cytokine으로 현재 이의 병태생리적 역할에 대한 연구는 많으나, 이로 인한 형태변화에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 배양된 코점막 상피세포에 TNF-α를 첨가 배양하여 코점막 상피세포의 미세구조에 변화가 있는지, 만약 변화가 있다면 TNF-α의 농도에 따른 변화의 차이와 아울러 이 변화의 가역성 여부와 가역성이 있다면 복원시기 및 TNF-α 농도별 복원양상 등을 알아보고자 하였다.

TNF-α 농도에 따른 미세구조의 변화는 사람 코점막 상피세포를 floating법으로 배양하여 생체조직과 유사한 분화양상을 보이는 floating 14일째에 TNF-α를 0.1, 1, 10, 100ng/m1의 농도로 첨가하여 48시간동안 배양 후 주사 및 투과 전자현미경으로 관찰하였다. 대조군에서는 TNF-α를 첨가하지 않고 배양하였다. TNF-α 10ng/m1 첨가 배양 후 TNF-α가 없는 새 배양액으로 2일마다 교환하면서 시간경과에 따라 1일째, 3일째, 5일째, 7일째에 주사 전자현미경으로 관찰하였다. 농도에 따른 복원양상을 알기 위해 TNF-α 1, 10 100ng

/m1를 첨가 배양 후 TNF-α 없이 배양한 7일째에 주사 및 투과 전자현미경으로 관찰하였다. 상피세포의 면적은 주사 전자현미경 1000배 배율의 사진을 이용하여 60 μm**2 당 섬모상피세포와 분비상피세포의 면적을 구하였다.

TNF-α 첨가 배양시 1 ng/ml의 농도부터 미세구조의 변화가 관찰되었으며 변화의 양상은 섬모의 손상, 섬모상피세포내 공포형성 및 세포간격 증가, 분비상피세포 면적의 증가, 분비물의 증가 등의 소견이 관찰되어 생체의 급, 만성 비염소견과 일치하는 양상이었다.

TNF-α 첨가 배양후 섬모상피세포 미세구조의 복원은 3일째, 분비상피세포의 복원은 5일째였다. 농도에 따른 복원은 다만 100ng/m1 농도시 분비상피세포 면적의 증가소견을 보여 복원이 완전하지 않았으며 그 외의 농도에서는 모두 복원되었다.

이상의 결과로 보아 배양된 사람 코점막 상피세포에 TNF-α는 직접적으로 미세구조에 변화를 주었으며 대부분의 변화는 가역적이었다. 이는 급, 만성 염증시 보이는 미세구조 변화와 일치하는 소견으로 TNF-α가 코점막의 급, 만성 염증에 직접적으로 관여한다 하겠다. 향후 세포수와 크기에 대한 계측 및 첨가 7일 후의 복원에 대한 연구가 필요하리라 생각된다.


Tumor necrosis factor(TNF)-α plays a critical role in normal host defense to infections and to the growth of malignant tumor. Among its actions, the induction of the cytokines and the involved factors in the inflammatory reaction is the most important action of TNF-α.

Until now, the functional role of TNF-α has been intensively studied, but the morphological effects on epithelial cells by it was not. Therefore the aim of this study was to observe the ultrastructural changes of cultured human nasal epithelial cell(HNEC) by TNF-α and to observe the reversibility of the changes according to the time sequence and the concentration of TNF-α.

The HNEC culture was done as floating method and the epithelial cells on the floating 14th day were cultured in the culture media containing TNF-α(0.1, 1, 10, 100 ng/ml) for 48 hours. As to the reversibility according to time sequence, HNECs of TNF-α 10 ng/ml were observed on the first, third, fifth, and seventh day

without TNF-α. According to the concentration, HNECs of all concentrations were cultured for seven days without TNF-α after addition. As control, TNF-α was not added to culture media. The observation was done with scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscopy. For the quantitation of area of ciliated and secretory epithelial cells, SEM photo(1000 magnification) was taken and each area per 60 μm**2 was calculated.

The ultrastructural changes were observed from 1 ng/ml through 100 ng/ml TNF-α and the changes(damage of cilia, increase of mitochondria, intracellular vacuole, increase of intercellular space and the increase of secretory epithelial cell area) were similar to the inflammatory changes in vivo. As to the reversibility according to the time sequence, the ciliated epithelial cells were recovered in the third day and the secretory cells in the fifth day. In the case of TNF-α 1, 10 ng/ml addition, the changes of HNEC were recovered on the seventh day. But the area of secretory epithelial cells was larder than control in the TNF-α 100 ng/ml addition.

Therefore these results suggest that the the ultrastructural changes of cultured HNECs were induced by TNF-α and these changes were mostly reversible as in vitro. The study on the estimation of size and numbers of cells and the reversibility in

TNF-α 100 ng/ml will be required.
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1. College of Medicine (의과대학) > Dept. of Otorhinolaryngology (이비인후과학교실) > 3. Dissertation
Yonsei Authors
Kim, Kyung Su(김경수) ORCID logo https://orcid.org/0000-0003-1460-0640
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