Monocrotaline 투여로 인한 백서 폐혈관 변화의 형태학적 및 형태계측학적 연구

Abstract

[영문]

[한글]

폐고혈압은 폐순환계 혈관 저항의 증가가 그 주원인이다(Wagenvoort 및 Wagenvoort, 19

77; Robbins등, 1984). 원발성 폐고혈압은 그 발생기전이 분명하지 않으나 신경호르몬성

혈관과 반응성(neurohormonal vascular hyperreactivity)이 그 중심기전이 된다는 것에

대해서는 대체로 이론이 없으며 콩과식물 Crotalaria spectabilis의 씨 속에 함유된 pyrr

olizidine alkaloid인 monocrotaline이 그러한 과반응성 (hyperreactivity)을 유발하는

물질의 하나로 알려져 있다 (Hayashi등, 1967) 그러나 그 정확한 작용기전은 아직 밝혀지

지 않았으며 주로 폐혈관 변화에 대한 형태학적 연구가 이루어져 왔다 (Kay 및 Heath, 19

66 ; Kay등, 1969 ; Hislop 및 Reid, 1974 ; Kay등, 1982).

본 연구는 monocrotaline을 백서에 투여하여 폐혈관 변화를 형태 및 형태계측학적으로

관찰하고 폐고혈압으로 인한 우심실의 변화 및 폐동맥압의 변화를 비교 관찰하여 원발성

폐고혈압의 발생기전 이해에 도움을 얻고자 시행하였다.

실험동물로는 자성 Wistar백서 36마리를 대조군(6마리)과 실험군(30마리)으로 대별하고

실험군 및 대조군 모두 매일 체중을 측정하였다. 대조군은 중류수를, 실험군은 monocrot

aline hydrochloride 2% 수용액을 각각 0.8cc(60mg/kg)씩 1회 배부에 피하 주사하고 약물

투여일로 부터 제 3, 7, 14, 21, 28 및 35일에 실험군 5마리씩과 대조군 1마리씩을 nembu

tal로 마취하여 흉벽을 절개한 다음 우심실 내로 바늘을 천자, 압력 변환기를 이용하여

우심실 압력을 측정 한 후 도살하였다. 폐, 심장, 기관을 전체 적출하여 냉동후 해동처리

를 하고 우심실을 통하여 폐동맥내에 조영제와 젤라틴의 혼합물을 주입하면서 기관내로는

포르말린 식염수를 늑막이 편평할 때 까지 주입하고 1주일간 중성 포르말린에 부유고정

한 다음 X-선 촬영하여 중축폐동맥 (axial pulmonary artery)의 길이와 직경을 측정하고

background haze의 밀도를 비교 관찰하였다. 고정된 폐조직은 전반적인 형태학적 변화를

보기위한 hematoxylin-eosin 염색과 혈관벽의 근육 및 탄력섬유막을 관찰하기 위한 Verho

eff elastic Van Gieson 염색을 시행하여 폐동맥 변화에 대한 형태 및 형태계측학적 검색

을 하였다. 심장은 별도로 적출하여 심실중격을 포함한 좌심실과 우심실의 벽 무게를 측

정하고 그 비를 계산하여 우심실 비후 여부를 측정하였다.

실험결과를 요약하면 다음과 같다.

1. Monocrotaline 투여군 제14일 부터 우심실 수축기 혈압상승이 나타나기 시작하였고,

우심실 비후도 관찰되었다.

2. Monocrotaline 투여군 제 3일 부터 폐포간소동맥 (intra-acinar artery)의 중막비후

가 보이기 시작하여 제7, 14, 21, 28, 35일 후는 그 정도가 점차 심해졌다. 제 7일 후 부

터는 비근성 동맥이 새로이 근육화하는 현상이 관찰되기 시작하였으며, 대체로 외경 200

μ이하의 폐동맥에서 중막 비후가 뚜렷하였다.

3. Monocrotaline 투여군 제21일 부터 단위면적당 폐동맥의 수효가 폐포에 비해 상대적

으로 감소하였고, 제28, 35일에는 더욱 심한 감소를 나타내었다.

이상의 결과를 종합하면 monocrotaline은 주로 외경 200μ 이하의 폐동맥 중막 비후,

비근성동맥의 근육화, 폐동맥의 수효감소를 초래하여 폐동맥압 상승을 가져오고 우심실

비후를 일으키는 것으로 생각된다.

Morphologic and morphometric studies on the pulmonary vascular changes of rang

treated with monocrotaline

Shin Dong-Hwan

department of Medical Science The Greduate School, Yonsei, University

(Directed by Professor Yoo Bock Lee, M.D.)

Pulmonary hypertension is caused largely by an increase in pulmonary vascular

resistance(Wagenvort and Wagenvoort, 1977; Robbins et at,1984). The pathophysiology

of primary pulmonary hypertension remains to be clarified. Most current theories,

however, postulate neurohormonal vascular hyperreaotivity as a central mechanisn.

Such hyperreactivity in turn, is initiated by several postulated mechanisms.

One theory implicates dietary or medicinal agents in pulmonary hypertension. The

administration of monocrotaline, the pyrrolizidine alkaloid in the leguminous

plants, Crotalaria spectabilis, has well-known relationships to pulmonary

hypertension (Hayashi et al 1967) The exact mechanism by which the pyrrolizidine

alkaloids induce pulmonary hypertension is not understood.

The studies described so far involved mainly morphologic examination of pulmonary

vascular changes in rats treated with Crotalaria spectabilis.

The present study is aimed to investigate the evolution of pulmonary vascular

changes in terms of morphologic and quantitative morphometric measurement, and to

aid in understanding of the pathologic mechanism of primary pulmonary hypertension.

Thirty-six female Wistar rats weighing 260∼330gm were randomly divided into two

groups-6 control animals and 30 experimental animals.

The rats were weighed at the start of the experiment and daily until the days on

which they were killed.

Each test rat was given a single subcutaneous injection of monocrotaline (60

mg/kg body weight).

On the third, seventh, fourteenth, twenty first, twenty eighth. and thirty fifth

days after the injection of monocrotaline, the mean right ventricular systolic

blood pressure(Prvs) was measured in one control and five test rats. Under the

nembutal anesthesia, the anterior chest wall was opened and a 23-gauge disposable

needle was directly inserted into the right ventricle. The pressure was measured

using a transducer attached to a Simultrace Recorder VR-6.

After measurement of Prvs, the lungs, heart, and trachea were removed intact and

were deep frozen. at a later date, the thoracic viscera were thawed the pulmonary

arteries were injected with a mixture of Micropaque and gelatin. After injection,

the lungs were distended via the the trachea with formal-saline until the pleura

was tense and were then immersed and fixed in formal-saline. A radiograph was taken

of each lung. On each arteriogram, the diameter and length of the axial pulmonary

artery were measured with the density of the background haze. The heart were

dissected and the ratio of left ventricle plus to right ventricle was calculated.

Slices of tissue were tauten from the left lung and 2 lobes of the right lung,

processed and cut; 5u sections were stained with hematoxyline and eosin and

Verhoeff's elastic Van Gieson Measurements were made of arterial wall thickness in

terms of % wall thickeness(Davies and Reid, 1970).

Extension of muscle into small arteries were determined and the number of small

arteries and alveoli in a given area of tissue counted.

The results are as follows;

1. The test rats from duty 14 began to show an increase in the mean right

ventricular systolic blood pressure.

2. after 3 days of monocrataline injection increase in medial wall thickeness was

detected firse in intraacinar arteries. Medial wall thickeness continued to

increase up to day 35 mainly involving arteries of less then 200u external

diameter. In addition, new muscle was found internal to the single elastic lamina

in some smaller arteries after day 7.

3. Reduction in the number of arteries in a unit area of lung tissue was

significant from day and continued to decrease to day 35.

In summary, the administration of monocrotaline produces medial wall thickening

of arteries of less than 200u external diameter, peripheral extension of arterial

muscle into normally nonmuscular region and reduction in the number of small

arteries, leading to pulmonary hypertension and right ventrioular hypertrophy.