사염화탄소로 급성 간손상이 유발된 흰쥐에서 혈청 및 간조직의 Transforming Growth Factor-β1의 변화와 비타민 E의 효과

Abstract

[한글]

사염화탄소(CCl4)의 단기 투여로 급성 간손상 및 일시적인 type Icollagen의 증가를 유발시킬 수 있고 이것은 간섬유화의 초기 단계를 연구하는데 이용되고 있으나 그 기전에 대해서는 아직 확실하게 알려져 있지않다. CCl4의 산화제(pro-oxidant)로서의 기능이 중요할 것으로 생각되고,CCl4 투여후 발현이 증가되는 간섬유화 인자인 transforming growth factor-β1 (TGF-β1)도 핵심적인 역할을 할 것으로 생각되나, 급성 산화성 스트레스와 TGF-β1과의 관계는 아직 확실하게 정립되어 있지 않다. 또한 CCl4를 이용한 급성 간손상 모델에서 어느 시기에 간손상이 유발되고TGF-β1이 발현되는 지 시간에 따른 변화도 아직 확실하게 알려져 있지않다. 이에 본 연구에서는 CCl4의 일회 투여로 급성 간손상을 유발하여 간손상 정도를 나타내는 혈청 alanine aminotransferase (ALT) 농도 및 혈청과 간조직에서의 TGF-β1의 시간에 따른 변화를 관찰하고, 항산화제인 비타민 E를 투여하여 이에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.

몸무게 100 g 정도의 Sprague-Dawley 수컷 횐쥐 60마리를 30마리씩 두군으로 나누어 1군은 CCl4만을 복강내에 투여하였고, 2군은 CCl4를 복강내에 투여하고, CCl4 투여 2일전부터 희생시킬 때까지 매일 비타민 E를 복강내에 투여하였다. CCl4 투여전과 투여후 8, 16, 32, 48 및 60시간에 두 군에서 각각 5마리씩의 횐쥐를 희생하여 혈청 ALT 농도, 혈청 TGF-β1 농도및 간조직에서의 TGF-β1의 발현을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 혈청 ALT (IU/L)치는 1군에서 CCl4 투여전과 투여후 8,16,32,48, 및 60시간에 각각 74±20.7, 170±54.3, 258±83.5, 1178±381.3, 274±174.0, 92±74.0 이었고, 2군에서는 각각 64±21.9, 152±58.9, 156±62,3, 576±141.5, 70±35.4, 62±55.4 이었다. 두 군 모두에서 CCl4 투여후 32시간에 혈청 ALT치가 가장 의미있게 증가되었고(p<0.05), 이 시기에 1군에 비해 2군에서 혈청 ALT치가 유의하게 낮았다(p<0.05).

2. 혈청 TGF-β1 (Pg/ml)치는 1군에서 CCl4 투여전 및 투여후 8, 16, 32,48, 60시간에 각각 1664.37±135.55, 1654.21±144.20, 1924.18±52.23, 1763,05±82.33, 1677,52±111.77, 1711.50±189.53 이었고, 2군에서는 각각 1548.84±205.82, 1731.64± 164.34, 1511

.74±248.77, 1078.64±176.68, 1102.10±368.02, 1532.63±298.95 이었다. 1군에서는 CCl4 투여후 16시간에 가장 높은 혈청 TGF-β1치를 나타냈고 이후에는 감소하는 추세였으며, 2군에서는 CCl4 투여후 8시간에 가장 높았으나 두 군 모두 CCl4 투여전에 비해 통계학

적으로 유의하지 않았다.

3. 면역조직화학적 검사상 TGF-β1에 양성을 보인 세포(TGF-β1 Positive Cells/400 hpf (high Power field))는 1군에서 CCl4 투여전 및 투여후 8, 16, 32, 48, 60시간에 각각 0.00±0.00, 1.97±0.99, 2.51±0.74, 11.71±0.64, 5.27±0.43, 2.43±0.17 이었고, 2군

에서는 각각 0,00±0.00, 1.43±0.42, 1.76±0.59, 2.26±0.44, 0.88±0.54, 0.88±0.37 이었다. 1군에서는 CCl4 투여전에 비하여 투여후 32, 48시간에 TGF-β1 양성인 세포가 유의하게 증가하였으며, 2군에서는 CCl4 투여전에 비하여 투여후 32시간에 TGF-β1 양성인

세포가 유의하게 증가하였다(p<0.05). 두 군 모두에서 CCl4 투여후 32시간에 TGF-β1의 발현이 가장 높게 나타났으며(p<0.05), 이 시기에 1군에 비해 2군에서 TGF-β1 양성인 세포가 유의하게 적었다(p<0.05).

이상의 결과에서 CCl4에 의한 급성 간손상에서 간손상 정도를 나타내는혈청 ALT치는 CCl4 투여후 서서히 증가되었다가 CCl4 투여후 32시간에 가장 높게 나타났고 이 후에는 감소되었으며, 간섬유화 인자인 TGF-β1의 간조직에서의 발현도 이와 비슷한 양상으로 증감되었다. 또한 비타민 E 투여에 의해 혈청 ALT치와 간조직에서의 TGF-β1 발현이 모두 유의하게 억제되었다. 이는 CCl4에 의한 급성 간손상에서 산화성 스트레스와 TGF-β1의 발현사이에 양의 상관관계가 있음을 간접적으로 시사하고 또한 비타민 E 투여에 따른 간손상의 감소와 간조직에서의 TGF-β1 발현의 억제가 비타민 E에 의한 간섬유화 억제에 가능한 작용기전일 수 있음을 추정하게 한다.

[영문]

Short-term administration of carbon tetrachloride (CCl4) leads to liver necrosis and transient increase of type I collagen expression. The precise pathogenesis of this CCl4 induced liver damage is yet to be investigated although pro-oxidant effect of CCl4 is thought to play an important role. Furthermore, precise temporal patterns of serum alanine aminotransferase (ALT), the enzymatic indicator of liver necrosis, and transforming growth factor-β1 (TGF-β1) expression have not been investigated in acute liver injury. Evaluation of relationship between oxidative

stress induced by acute CCl4 administration and TGF-β1, and investigation of temporal patterns of serum ALT and TGF-β1 expression may attribute to clarify the pathogenesis of CCl4 induced liver injury and thus the mechanism of liver fibrosis.

Therefore, to investigate TGF-β1 expression in rats with acute CCl4 injury and effect of vitamin E (vit. E) on TGF-β1 expression, 60 male Sprague-Dawley rats had a single intraperitoneal injection of CCl4, of which 30 rats had daily

intraperitoneal injection of vit. E, starting from 2 days before CCl4 injection until the time of their sacrifice. The group of rats with CCl4 injection only was designated as group 1, and the group of rats with vit. E supplementation was designated as group 2. Five rats from each group were sacrificed before and 8, 16,

32, 48, 60hr after CCl4 injection, respectively, and their serum alanine aminotransferase (ALT) concentration, serum TGF-β1 concentration, and hepatic expression of TGF-β1 were examined. The results were as follows.

1. Serum ALT level was highest at 32 hr after CCl4 injection in bothgroups. However, at this time, serum ALT level of group 2 was significantly lower than that of group 1.

2. Serum TGF-β1 level did not show any statistically significant changes after CCl4 injection in both groups.

3. TGF-β1 expression in the liver was highest at 32 hr after CCl4 injection in both groups. At this time, tissue expression of TGF-β1 of group 2 was significantly suppressed compared to that of group 1.

These results support that in the rats with CCl4 induced acute liver injury, oxidative stress causes acute liver injury in parallel with increased TGF-β1 expression in the liver. Therefore, oxidative stress seems to play a role in the pathogenesis of hepatic fibrosis by increasing TGF-β1 expression in the liver. And vitamin E maybe effective in preventing acute liver injury and hepatic fibrosis.