내이 corti기관 손상 후의 자연 치유과정에 관한 형태학적 연구

Abstract

[영문]

[한글]

소음성 난청은 Gottstein과 Kaiser(1881) 및 Holt(1883)에 의해 소음환경에서 일하는

사람들의 직업병으로 인식되었으며 1907년 Wittmaack은 동물실험을 통하여 그 병태를 규

명하고자 하였고 그밖에도 소음에 의한 Corti기관의 손상에 대하여 많은 형태학적 연구와

청각학적 연구 및 생화학적 연구 등이 진행되어 왔으나 아직까지 그 병인의 규명이나 치

료 면에 있어서 해결되지 않은 부분이 많은 실정이다.

따라서 저자는 사람과 유사한 형태의 청각기관을 가진 고양이를 대상으로 소음에 의한

Corti기관의 변화를 소음노출 후 일정한 기간별로 그 손상형태와 자연 치유과정을 관찰함

으로써 소음에 의한 청각기관의 손상기전과 치료 면의 해결책을 강구하고자 본 연구를 실

시하였다.

실험재료 및 방법

실험동물은 고막소견이 정상이고 음향성 이개반응이 양성인 건강한 한국산 고양이 32마

리 (64귀)를 대상으로 하였으며 이를 다음과 같이 8군으로 구분하여 실험하였다.

제 1 군 : 소음을 노출시키지 않은 대조군 …………………………………4마리 (8귀)

제 2군 :소음노출 후 1시간에 관찰한 실험군 ………………………………4마리 (8귀)

제 3군 :소음노출 후 3시간에 관찰한 실험군 ………………………………4마리 (8귀)

제 4군 :소음노출 후 1일에 관찰한 실험군 …………………………………4마리 (8귀)

제 5군 : 소음노출 후 3일에 관찰한 실험군 ……………………………… 4마리 (8귀)

제 6군 :소음노출 후 7일에 관찰한 실험군 …………………………………4마리 (8귀)

제 7군:소음노출 후 14일에 관찰한 실험군 …………………………………4마리 (8귀)

제 8군 :소음노출 후 30일에 관찰한 실험군 ……………………………… 4마리 (8귀)

소음노출은 Beltone회사제 청각계기 (110형)를 이용하여 110dB의 협대역 소음을 5시간

동안 연속 노출시킨 후 각각 1시간, 3시간, 1일, 3일, 7일, 14일 및 30일에 측두골을 제

거하여 청각기관의 변화를 관찰하였다.

조직학적 관찰은 Corti기관의 전체에 오는 변화를 보기 위하여 paraffin, glycerin, eb

on에 포매하여 광학현미경 검사를 실시하였으며 세포내부의 미세구조의 변화를 관찰하기

위하여 생체상태에서 2.5% glutaraldehyde로 고정한 후 uPon에 포매하여 27∼60nm의 절편

을 만들어 투시 전자현미경 검사를 실시하였다.

실험결과 및 결론

1. 소음노출 1∼3시간 후에 다음과 같은 Corti기관의 손상이 관찰되었다.

1) 외유모세포에 제일 먼저 손상이 초래되었으며 손상 정도도 심하였고 심한 손상을 받

은 부위는 외유모세 포가 소실되었으며 소실된 부위의 reticular lamina는 hole을 형성

하거나 돌출되어 있었다.

2) 외유모세포의 부동모는 경직성을 잃고 굽혀져 있거나 부분적 소실을 보이거나 융합

또는 부동모의 경부에서 절단된 형태의 변화가 관찰되었고 부동모의 외벽막의 부분적 소

실과 actin filament의 배열상태의 변화 및 첨단부위의 수포형성도 보였다.

3) 외유모세포의 소피판 직하방에서는 lysosome과 사립체의 축적과 사립체의 퇴화현상

이 관찰되었으며 주위 보조세포와의 junctional complex에는 변화가 없었다.

4) 외유모세포막의 부분적 소실과 신장이 관찰되었으며 골성 나성판(osseous spiral la

mina)의 고실순(tympanic lip)에 있는 혈관의 변화를 보였으나 유모세포와 연접을 이루고

있는 청신경에는 변화가 없었다.

2. 소음노출 1∼3일 후에는 외유모세포에 생겼던 hole이 관찰되지 않았으며 세포 손상

의 범위가 확대되었고, 제 2, 3군에서 관찰된 외유모세포의 변화와 유사한 내유모세포의

손상도 관찰되었다.

3. 소음노출 7∼14일 후에는 외유모세포, 내유모세포, 보조세포의 순위로 퇴화의 진행

이 대부분 완료됨을 관찰할 수 있었으나 부동모의 변화 중 부분적 소실, 거대부동모 형성

, 경직성 소실의 일부는 그대로 남아 있었다.

4. 소음노출 30일 후에는 외유모세포, 내유모세포, 보조세포의 순위로 퇴화 및 회복이

거의 완료되어 완전 치유된 형태를 보였으나 부동모의 변화 중 부분적 소실과 거대부동모

형성의 변화는 일부 관찰되었다.

5. Corti기판의 치유는 소실된 세포의 주위에 잔존해 있는 보조세포들의 비대와 이주에

의해 대치되었다.

이상과 같이 1KHz의 협대역소음을 110dB로 노출시켰을 때 와우각의 첨단회전쪽으로 갈

수록 기계적 장애에 의한 손상형태가 관찰되었으며 기저회전쪽으로 갈수록 신진대사 장애

에 의한 Corti기관의 변화를 보였다. 또한 동일 외유모세포내에서도 세포의 소피판쪽에서

는 주로 신진대사장애에 의한 손상이 관찰되었으며 보조세포와 인접한 하부에서는 기계적

장애에 의한 손상을 보여 저자가 사용한 소음에 의한 Corti기관의 손상기전은 손상이 오

는 장소에 따라서도 다름을 알 수 있다.

한편 손상 후 치유는 특이한 치유형태를 보여 세포분열 없이 인접해 있는 보조세포들의

비대 및 이주에 의해 치유되었으며 이는 손상 인근에 잔존해 하는 Corti기관이 내임프나

lysosomal enzyme에 오염되는 것을 방지함으로써 Corti기관의 손상이 확대되지 않게 할

수 있다. 따라서 앞으로 보조세포의 비대를 촉진시키는 약물을 개발하여 조속히 치유가

이루어지도록 하는 것도 소음성 난청의 치료가 예방에 중요하다고 생각되었다.

A Spontaneous Healing Process of Corti's Organ Following Noise Exposure

Tae Yong Moon

Department of Medical Science The Graduate School, yonsei University

(Directed by Professor In Yong Park, M.D.)

Noise-induced hearing loss was recognized as an occupational hazard for military

service-men, hunters, factory employees and others exposed to loud noises, as early

as the 1880s by Gottstein and Kaiser(1881) and Holt(1883). In the Past several

decades, many researchers have focused attention on this problem in view of the

increase of noise in the environment and its possible deleterious effects on the

hearing organ. Therefore, tremendous studies have been done in many ways, including

morphological, audiological, and biochemical approaches. However, several Questions

still remain to be answered, including those related to: (1) mechanism(s) involved

in the damage to the hearing organ caused by various noises, (2)the healing process

of the hearing organ after noise trauma, (3) more accurate damage risk criteria,

(4) discrepancies between histopathological changes and deteriorations of function,

and (5) treatment of noise-induced hearing loss. The purposes of this study are to

describe the timed sequence of morphological change occuring in the organ of Corti

following exposure to one particular stimulus, and to identify the source of the

cells which form the epithelial scar in the organ of Corti and the manner in which

this scarring occurs.

Materials and Methods

As experimental animals, thirty-two adults cats, showing a positive preyer reflex

and weighing 2∼3 kg, were used. Twenty-eight of the cats were divided into 7

groups of 4 each, according to the timed sequences following the exposure to a

specific loud noise and 4 cats were used as controls. Animals were exposed to the

narrow-band noisy of 1KHz at the level of 110 dB SPL for 5 hours continuously. One

group each of the cats was sacrificed 1 hour, 3 hours, 1 day, 3 days, 7 days, 14

days, and 30 days following the exposure to the noise. The temporal bones were

removed, and the cochleas were processed for light and electron

microscopic(scanning and transmission) examinatons as follows :

1. Intracardial perfusion with 2.5% glutaraldehyde fixative was performed under

the general anesthesia and transtrmpanic fixation was also done through the round

window.

2. Temporal boners used for light and transmission electron microscopic

examinations were decalcified with 4.5% EDTA and 2.5% glutaraldehyde solution.

3. Temporal boners used for electron microscopic study were refined with 1.33%

osmium tetroxide solution.

4. The cochleas were dissected in 70% ethanol and further processed for the

scanning and transmission electron microscopic studies.

Reaults and Conclusions

1. The outer hair cells were the first targets of damage following the exposure

to the noire and showed the most severe morphological changes.

2. A few cochleas showed the holes in the reticular lamina of the outer hair

cells 1∼3 hours after exposure to the noise.

3. Various changes in the OHC-stereocilia were noticed 1∼3 hours after the

exposure to the noise including the followings : (1) loss of rigidity(floppiness),

(2) fracture of their neck portions, (3) fusion of cilia, (4) partial loss of

cilia, (5) belb formation of their apical ends, and (6) partial defeats of their

plasma membranes and disarray of the actin-filament arrangement.

4. Conglomerations of lysosomes and degenerative changes of mitochondria were

observed in the subcuticular regions of the OHCs.

5. One to three hours after the exposure to the noise, the OHCs showed a partial

loss of their plasma membranes and some cell membranes appeared to have stretched.

However, neural synapses appeared to be normal.

6. One to three days after the exposure to the noise, the extent of OHCs lesions

was greater. However, the holes which had appeared in the reticular lamina of the

OHCs were found to be sealed.

7. Changes similar to those which were observed in the OHCs 1∼3 hours after the

exposure to the noise were noticed in the IHCs 1 to 3 days after the exposure to

the noise and the supporting cells also showed signs of damage at this time.

8. The degeneration and the healing process, in the OHCs, the IHCs, and the

supporting cel1s(in that order) of the organ of Corti, were nearly completed 7∼14

days after the exposure to the noise.

9. The healing or the organ of Corti became complete 30 days after the exposure

to the noise. Nevertheless, a few stereocilia remained damaged(fusion, giant cilia,

and partial loss)at this time.

10. The sites of cell-lose lesions were sealed by the hypertrophr and the

migration of the supporting cello which remained, surrounding them.

The results of the above investigation suggest that there are several mechanisms

causing injury to the organ of Corti, depending on the Bites damaged and the timed

sequence after the exposure to the noise such as mechanical injury, vascular

disturbances, ionic changes, metabolic exhaustion. In addition, the mechanism

involved in the further degeneration of Corti's organ 1∼3 days after the exposure

to the noisy was probably the ionic contamination of the cortilymph through the

reticular lamina of the OHCs and the effects of lysosomal enzymes produced by the

hair-cells degeneration. The present results also suggest that if drugs to promote

the hypertrophy of the supporting cells could be developed, they would quite

possibly be helpful in healing the injured organ of Corti.