7,12-dimethylbenz(a)anthracene이 신생마우스에 미치는 조직학적 및 세포유전학적 영향에 관한 연구

Abstract

[영문]

[한글]

검댕이나 tar에 의한 발암성이 사람에게서 거론된 것은 상당히 오래된 사실로서, 이미

1775년 Pott에 의해 음낭의 암이 연통청소부의 직업병이라고 알려진 바 있으나, 그에 대

한 실험적 근거를 제시하기는 그보다 훨씬 뒤인 1915년 coal tar를 동물에 장기 적용하여

피부안을 발생 시킴으로서 비롯되었다. 그후 검댕이나 tar 혹은 숯불고기로 부터 활성물

질들이 분리되었고 이들의 작용이 polycyolic aromatic hydrocarbon의 체내 대사성 활성

화에 의함이 알려지면서 7,12-dimethylbenz(a)anthracene(DMBA)와 발암성 여부와그 각용

기전에 대한 계통적 연구가 진행되어 왔다.

DMBA는 Polycyolic aromatic hydrocarbon의 일종으로 일찍이 Lewis등이 생쥐에서 육종

과 임파종의 유발을 보고한 이래 여러 학자들에 의해서도 이러한 사실이 인정되어 왔고 1

761년에는 Kelly와 0'Gara가 신생마우스에서 DMBA에 의한 폐종양의 유발을 보고 하였으며

그밖에 혈관종, 혈관육종, 선종, 피부흑색종, 자궁선암, 유암 그리고 백혈병등의 예들도

보고되었다.

그러나 아직도 정확한 종양발생의 기전을 설명하기에는 요원한 실정으로 단지 여러 과

정과 많은 요인들이 관여하는 것으로 알려져 있으며, 근래에 와서는 polycyclic aromatic

hydrocarbon의 작용기전을 규명하고자 세포학적 및 세포유전학적 검사와 조직화학적 분

석등이 이용되고 있다.

현재까지의 많은 연구에도 불구하고 염색체 이상과 DMBA사이의 정확한 관계에 대한 정

립된 설이 없고, 발암물질에 예민하게 반응하는 시기인 신생시에 DMBA를 주입한 후, 나중

에 다시 DMBA를 중복 노출시킴으로서 이것이 in vivo 및 in vitro에서 염색체에 어떠한

영향을 미치는가에 대해서 역시 구체적인 보고가 결핍되어 있다.

따라서 본 연구에서는 유전적으로 안정성이 있어 비교적 동일한 조건하에서 반응하는

근교계신생 ICR 마우스를 사용하여 DMBA를 피하투여한 후, 30주 이내에 폐장과 임파절에

서 유발되는 이상이나 종양반응을 조직구조, 미세구조, 세포유전학적으로 관찰하고자, 비

근교계(noninbred) ICR 마우스를 본 실험실에서 7대 근교(inbred)하여 22마리의 어미에서

태어난 197마리의 생후 18시간 이내의 마우스에 DMBA를 100, 80, 60㎍씩 잔등피하 주사

하고 10,20,30주 후에 각 군에서 한 litter씩 도살하여 서혜부 임파절과 폐 조직을 광학

현미경과 전자현미경으로 검사하였고, 신생시 100㎍의 DMBA를 주사한 마우스가 20주된 후

10,20,30mg/kg의 DMBA를 24시간 간격으로 피하에 2회 주사한 다음 미소핵(micronuclei)

검사를 시행하였으며, 정상 마우스 폐장과 DMBA를 신생시 피하 주사한 마우스의 폐장을

취하여 세포배양을 하고 48시간 후에 여러 농도의 DMBA를 18시간 처리한 다음 염색체 이

상을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 실험 시작에서 이유시기까지의 사망율은 14.27였으며 실험기간 중 체중의 변동은 정

상적이었다.

2. 10주부터 서헤부 임파절의 크기가 중가되였고 20주이내에 폐장에서 결절이 발견되었

는데 임파절비대는 주입용량이 증가할수록 보다 빈발하게 나타났다.

3. 조직학적 소견상 비대된 임파절에서는 reactive hyperplasia만이 관찰되었고 폐장의

결절부위에서는 atypical hyperplasia 또는 악성 변화를 볼 수 있었다.

4. 세로배양을 위해 채취한 폐조직의 미세구조에서는 B형 폐포 상피세포의 증식과 세포

내ribosome의 증가 이외에는 특이한 변화를 관찰할 수 없었다.

5. in vivo에서 염색체에 미치는 영향을 관찰하기 위해 시행한 미소핵 검사상에는 신생

시 DMBA로 처리한 군에서 정상 대조군보다 그리고 투입된 용량이 클수록 미소핵이 더 빈

발하게 출현하였다.

6. in vitro에서 DMBA가 염색체에 미치는 영향을 관찰하기 위해 세포배양실험을 시행한

결과, 미소핵 검사에서와 마찬가지로 신생시 DMBA를 처리한 군에서 그리고 주입 용량이

클수록 염색체 이상이 빈발함을 관찰할 수 있었다.

이상의 결과를 종합하면, 신생마우스에 DMBA를 1회 주입한 후 20주 이내에 임파절 비대

와 폐 결절이 나타나고 in vivo 및 in vitro로 중복 투여하면 미소핵 및 염색체 이상이

증가되는것으로 보아 신생시 DMBA의 1회 노출은 중복 노출시 세포유전학적 수단에 의한

돌연변이를 조장하고 나아가서는 종양을 유발하게 되는 것으로 사료된다.

The Studies on Histological and Cytogenetical Effects of 7, 12-Dimethylbenz(a)

-anthracene in Newborn Mice

Seung Chou1 Yang

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Prof. Chong Soon Wang, M.D. and Dong Sik Kim, M.D.)

Polycyclic aromatic hydrocarbons may be a major cause of cancer in human beins. A

number of studies have demonstrated the carcinogenic properties of these compounds

(Lijinsky et at,1963: Boyland and Sims. 1965; Knox et at, 1968; Baird and Dipple,

1977; Moschel et al, 1977;Bigger et at. 1978; Chou and Yang, 1978: Dipple et at,

1979: Huberman, 1979). The 7, 12-Dimethylbenz(a)anthracene (DMBA) is known as a

potent polycyclic aromatic hydrocarbon able to induce several types of tumors in

mice, rate, hamsters, guinea pigs, namely, skin carcinoma,mammary carcinoma,

pulmonary carcinoma, tumors of the gastrointestinal tract, different kinds of

sarcinoma, leukemia and tumors of the ovary (Hartwell, 1951 : Shubik and

Hartwell,1957). The effect of DMBA on chromosomes of the Chinese hamster cell line

has been studied(Matsuoka et al, 1979). However, there is no coherent description

on the cytogenetical changes developed by DMBA.

The purpose of this study is to reveal the effectiveness of DMBA in ICR inbred

mice on histological and cytogenetical changes as a result of a brief carcinogen

exposure in newborn mice and repetitive exposure after 20 weeks in vivo and in

vitro. Thus this will lead to a better understanding of the correlation between its

carcinogenicity and the significance of chromosome abnormalities.

In this experiment, a total of 197 newborns from 22 female ICR inbred mice were

used and divided into 4 groups, i.e. control, 10-week-old, 20-week-old and

30-week-old experimental animals and in each group, DMBA was administered

subctaneously at dofages of 60, 80 and 100 ㎍/animal. Animals were killed at 10,20

and 30 weeks after injection and inguinal lymph nodes and lungs were prepared for

light and electron microgcpy. As in vivo test on chromosome breakages, micronuclei

tests were performed in normal animals and the 20-week-old animals after the first

DMBA injection. In vitro test for analysis of chromosome aberrations was performed

by using the cell oultures of lung tissue of normal mice and the normal portion of

lung from 20-week-old mice exposed to DMBA at birth.

The results are summarized as fellows;

1. Inguinal lymph nodes appeared enlarged 10 weeks after injection of DMBA and

nodule-like abnormalities were seen in lungs 20 weeks after injection of DMBA. The

mortality until weaning time was 14.2%.

2. Histological observations showed reactive hyperplasia in inguinal lymph nodes

and atypical or malignant proliferation of alveolar epithelial cells in 1ungs.

3. Electron microscopical ohservation showed proliferation of type B alveolar

epithelial cells with increased lamella inclusion bodies and free ribosomes in the

lungs.

4. The frequencies of micronuclei increased in bone marrow of the 20-week-old

mice treated with DMBA which were preexposed at birth.

5. The frequencies of chromosome aberrations increased on DMRA treated lung

cultures of preexposed newtorn mice.

In conclusion, single exposure of carcinogen at birth, while not sufficient to

induce tumers, caused abnormalities in lymph nodes and lungs within 20 weeks after

injection of DMBA.The assumption can be made from this study that a single

injection causes a promotion-like effect on mutation of lung cells which through a

second exposure gives rise to further altered cells by cytogenetical means and that

ultimately develops tumors.