Metronidazole 및 quinacrine이 람블편모충의 형태 및 탈낭에 미치는 영향

Abstract

람블편모충 씨스트의 생사여부를 판정함에 있어 최근 Rice 및 Schaefer Ⅲ(1981)는 시

험관내에서 씨스트를 탈낭시켜 영양형이 나오는 비율을 기준으로 하는 합리적인 방법을

개발 함으로써 신빙성 있는 판정을 할 수 있게 되었다.

람블편모충의 미세구조에 대하여 Morecki 및 Parker(1967), Sheffield 및 Bjorvatn(197

7)이 종래에 광학현미경으로는 밝혀지지 않았던 새로운 미세구조를 관찰하여 보고하였으

나 약제 투여후 본 원충자체의 형태학적 및 생물학적 변화에 대하여는 연구된 바가 없다.

따라서 본 연구에서는 람블편모충 감염환자에게 약제를 투여했을 경우 배출되는 씨스트

가 어떠한 영향을 받는지, 또한 시험관내 실험에서 약제를 투입했을 때 본 원충의 영양형

과 씨스트가 어떤 영향을 받는지를 규명하고저 하였다.

람블편모충 씨스트를 Bingham 및 Meyer(1979), Rice 및 Schaefer Ⅲ(1981)의 방법을 수

정하여 탈낭시켰고 수식에 따라 탈낭률을 산정하였다. 시험관내에서 약제노출후 씨스트의

탈낭률을 알아보기 위하여 metronidazole 10㎎/㎖과 quinacrine 28.5㎎/㎖액속에서 3∼4

8시간 노출시켰으며, 람블편모충증 환자에서 투약후 탈낭률을 알아보기 위하여 metronida

zole과 quinacrine 치료용량을 투여하면서 배출된 씨스트를 탈낭시켜 수식에 따라 탈낭률

을 산정하였다.

람블편모충을 시험관내에서 약제에 노출시킨 후 미세구조를 관찰하기 위하여 metronida

zole과 quinacrine의 minimal immobilizing concentration(MIC)을 Jokipii 및 Jokipii(17

80)의 방법에 따라 결정하였으며, 배양 2일째 되는 영양형을 두가지 약제의 MIC에 노출시

키고 24시간 배양한 후 전자현미경 관찰을 위한 조작과정을 거쳐 Hitachi-500투과 전자현

미경으로 관찰하였다.

람블편모충 영양형의 약제노출후 효소활성을 관찰하기 위하여 metronidazole, quinacri

ne의 MIC에 노출된 영양형을 alkaline phosphatase와 peroxidase 기질용액에서 1시간동안

incubation한후 고정 탈수하여 관찰하였다.

람블편모충 씨스트의 약제노출후 미세구조의 변화를 관찰하기 위하여 시험관내에서 met

ronidazole 10㎎/㎖, quinacrine 28.5㎎/㎖에 각각 18시간, 3시간씩 처리한 후 통상적인

방법대로 고정 탈수 염색하여 관찰하였다.

본 실험에서 얻은 결과는 다음과 같다.

1. 람블편모충 씨스트를 시험관내에서 약제노출후 탈낭률은 약제에 노출시키지 않은 대

조군에 비하여 현저히 감소하였으며 metronidazole 노출후에는 48시간에, quinacrine노출

후에는 12시간에 씨스트가 사멸하였다.

2. 람블편모충증 환자에서 투약후 배출되는 씨스트의 탈낭률은 두가지 약제 모두에서

투약전에 비하여 현저히 감소하였다.

3. 람블편모충 영양형의 시험관내 약제노출후 형태적인 변화는 metronidafole의 경우

모양이 불규칙해지고 핵막이 파괴되었으며 공포의 수가 증가하였고, quinacrine에서는 핵

막과 원형질막이 파괴되고 세포질내 입자가 응집되어 있는 것이 관찰되었다.

4. 람블편모충 영양형의 약제노출후 alkaline phosphatase와 peroxidase활성도는 두가

지 약제에서 모두 대조군에 비하여 현저히 저하되었으며, 약화된 효소의 황성이 세포질,

핵막과 공포의 한계막등에서 관찰되었다.

5. 람블편모충 씨스트의 시험관내 약제노출후 형태적인 변화는 metronidazole의 경우

세포질의 전자밀도가 감소되었고 세포질이 위축되어 열공이 넓어졌고 공포의 수가 증가되

었으며, quinacrine의 경우 핵이 파괴되고 공포의 수가 증가되었으며 세포질내 입자가 응

집되어 있는 것이 관찰되었다.

이상의 결과로 보아 inetronidazole 및 quinacrine에 노출된 람블편모충의 씨스트는 탈

낭률이 현저히 감소되고 영양형과 더불어 미세구조에 현저한 변화를 초래하는 것으로 본

다.

The Effect of Metronidazole and Quinacrine on the Morphology and Excystation of

Giardia lamblia

Ran Namgung

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Prof. Keun-Tae Lee, M.D. and Prof. Chin-Thack Soh, M.D. )

The viability of Giardia cysts was usually determined by means of staining

method, but the reliability was dubious. Recently, Rice and Schaefer Ⅲ(1981)

developed an excellent method of Giardia excystation, and led to enable the in

uitro estimation of the viability of Giardia cyst.

Giardiasis is usually treated by the administration of antimicrobial drugs such

as metro-nidazole and quinacrine. The ultrastructure of the Giardia trophozoite was

described by Morecki and Parker(1767), and the ultrastructure of the Giardia cyst

by Sheffield and Bjorvatn(1977). However the effect of theme drubs on the

morphology and biological activity of Giardia lamblia has not been studied as yet.

The present study was aimed to determine the viability of Giurdia cysts after drug

exposure in uitro, and of Giardia cysts obtained from giardiasis patients after

drug administration. And the morphological changes of Giardia trophozoites and

cysts as well as the enzyme activities after drug exposure were also exam iced.

The Giardia cyst collection was performed by the methods of Sheffield and

Bjorvatn (1977)and Roberts·Thomson et at.(1976). The excystation of Giardia cyst

was done by the procedures of Bingham and Meyer (1979) and Rice and Schaefer Ⅲ

(1981) with minor modification. The excystation rate of Giardia cyst was performed

in uitro and giardiasis patients after drug administration.

The Giardia trophozoites were cultivated at 37℃ in the TPS-1 medium under 5%

CO^^2 condition, and subcultured once every 72 hrs. Micromorphological studies on

the Giardia lamhtia trophozoites treated with metronidazole and quinacrine were

performed utilizing Hitachi-500 electron microscope, employing the conventional

procedure.

The results are summarized as follows :

1. The excystation rate of Giardia cysts exposed to metronidazole and quinacrine

in vitro decreased as compared with the nonexposed control. The excystation rate

was zero in 48 hours after treatment with metronidazole and 12 hrs after treatment

with quinacrine.

2. The excystation rate of the cysts obtained from giardiasis patients after drug

administration decreased as compared with the nontreated control.

3. Nuclear membrane of Giardia trophozoites treated with metronidazole was

deteriorated and increased vacuoles were observed in the cytoplasm. Ruptured plasma

membrane and nuclear membrane with clumpy Particles in cytoplasm were observed in

the trophozoites treated with quinacrine.

4. The enzymatic activity of Giardia trophozoites treated with metronidazole and

quints-crine was generally decreased as compared with control. However weak

alkaline phosphatase activity on the limiting membrane of vaculoes and nuclear

membrane as well as in cytoplasm was observed in the treated trophozoites. The

peroxidase activity was also observed on the limiting membrane of vacuoles and

plasma membrane.

5. Decreased electron density in the cytop1asmic matrix with shrinkage and

increased vacuoles were observed in Giardia cysts exposed to metronidazole. Clumpy

Particles in cytoplasm and increased vacuoles were remarkable in the cysts after

treatment with quinacrine.