Vasopressin의 마우스 위장관에 대한 방사선 보호작용의 형태학적 연구

Abstract

[영문]

[한글]

방사선 최료시 방사선 조사로 인한 생물학적 효과는 악성 종양들을 파괴시킬뿐 아니라

인접한 정상조직에도 필연적으로 방사선 손상을 초래하게 된다. 따라서 복강이나 골반강

래의 방사선치료시 특히 방사선 감수성이 높은 위장관은 손상을 쉽게 입게 되며 작은 선

량으로도 중상이 심하게 나타나는 수가 있다.

Vasopressin은 항이뇨제와 혈관순축제로 작용하며, 특히 위장관 혈류량을 감소시키므로

방사선 조사시 이를 함께 투여하여 위장관의 정상조직에 방사선 손상을 경감시킬 수 있

다고 한다(Gray 1952: Steckel et al., 1974; Rappleye et al.,1975).

이에 저자는 vasopressin을 복강내 투여하고 방사선을 조사하여 마우스의 위장관중 가

장 방사선 감수성이 높은 십이지장의 방사선 손상을 어느 정도 감소시킬 수 있는지 광학

및 전자현미경을 이용하여 그 조직변화를 관찰하므로서 이를 형태학적으로 구명하고자 본

실험을 시도하였다.

실험동물로는 체중 20gm내외의 마우스(Swiss 1015) 120마리를 사용하였으며 전처치를

전혀 하지 않은 정상군, 생리식염수를 투여한 대조군과 vasopressin으로 전처치한 실험군

으로 구분하였다. Vasopressin은 4 units을 생리식염수에 혼합하여 사용하였으며 투약은

1㏄를 방사선 조사 직전에 복막강내에 투여하였다.

방사선 조사는 선형 가속 장치(linear accelerator)를 사용하여 후복막강에까지 균등한

조사가 충분한 10MeV 전자선으로 1000rads를 일회 복부에 조사하였다

방사선 조사를 받은후 대조군, 실험군을 각각 12시간, 24시간, 48시간, 72시간 및 96시

간에 희생시켜 관찰하였다. 광학현미경 검사는 마우스를 희생시킨후 십이지장을 절단하여

10%포르마린에 고정한 후 파라핀 포매하여 H-E 염색을 하였다. 전자현미경 검사는 ether

마취하에서 2% paraformaldehyde-2.5% glutaraldehyde 혼합 고정액으로 관류 고정한 후

개복하여 십이지장을 절단하여 osmium tetraoxide로 2시간 재고정하였다. 이를 alcohol로

탈수하여 Epon 812에 포매한 후 초박절편을 만들어 초산우라늄과 구연산연으로 이중 염

색한 후 관찰하였다.

관찰결과를 종합하여 보면

1. 생리식염수를 투여한 대조군에서 방사선 조사후 96시간의 생존율이 25%인데 비하여

vasopressin을 투여한 실험군에서는 모두 생존하였다.

2. 체중감소는 방사선 조사후 24시간까지 실험군에서 컸던 반면 72시간 이후는 대조군

이 오히려 급격히 감소하여 실험군의 체중감소가 오히려 적었다.

3. 광학현미경상 대조군은 시간의 경과에 따라 융모와 은와의 파괴상이 점차 심해져서

72시간 및 96시간에 극심해 지는데 비하여 실험군에서는 파피의 정도가 경미하고 오히려

96시간부터는 은와상피의 재생이 관찰되었다.

4. 은와상퍼세포의 재생을 표시한 세포분열지수도 대조군에서 12, 24시간에 반감하여

시간이갈수록 감소하고, 72시간 이후는 세포분열상을 관찰할 수 없었음에 비하여 실험군

은 전반적으로 높은 수치를 보이며 감소하다가 72시간 이후에는 증가하여 96시간에 정상

치에 가까운 수치를 보였으며 이들 수치는 실험군 대조군간에 통계학적으로도 유의한 것

이었다.

5. 전자현미겅상 대조군에서 초기에 사립체 파괴로 인한 공포형성이 시간의 경과에 따

라 심해지며 내형질망의 확장, 융해소체(Iysosorne)의 형성이 증가하는데 비하여 실험군

에서는 이러한 변화가 경미하였고 96시간 후는 은와 상피세포의 재생을 됫받침할만한 정

상 사립체와 많은 리보솜들로 세포질이 가득찬 미분화된 세포들의 수가 급증하는 것을 관

찰할 수 있었다.

이상으로 미루어 vasopressin은 위장관 정상조직의 방사선 조사에 의한 조직파괴를 감

소시키며 세포재생의 회복이 빠르게 하는 보호효과가 있다고 하겠다.

A Morphological Study on the Radioprotective Effects of Vasopressin on the

Gastrointestinal Tract of Mouse

Young Hae Lee

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Prof. Tai Sun Shin, .W.D.)

It has been demonstrated that the radiation of cancer treatment not only destroys

the tumor cells but also causes radiation damage on the neighboring normal tissues.

During radiation treatment for abdominal or pelvic tumors, it is quite common to

see severe radiation damage and symptoms on the radiosensitive gastrointestinal

tracts.

It has been shown that the vasopressin, which is known as an antidiuretic hormone

and a vasoconstrictor, decreases the blood supply to the gastrointestinal tracts.

Due to this ability, vasopressin has a radioprotective effect on the normal

gastrointestinal tissues when it is used during radiation (Gray, 1952; Steckel et

at., 1974; Rappleye et at., 1975). The present study was undertaken to investigate

the radioprotective effect of the vasopressin on the duodenum of mice, using

morphological methods.

A total of 120 mice were used and divides into 3 groups. The first group was the

normal one. The second group was administered normal saline into peritoneum and

then irradiated(Control group). The third group was administered 4 units of

vasopressin via intraperitoneal route and then irradiated(Experimental group).

X-ray radiation was performed by 10 MeV electron beam with a single dose of 1,000

rads using a linear accelerator. Irradiation was carried out specifically on the

abdomen by shielding above the diaphragm and below the pelvis. Animals were

sacrificed 12, 24, 48, 72 and 96 hours after the radiation and the duodenum was

taken out for the tissue preparations for the light arid electron for the light

microscopic study, tissues were filed in 10% formalin, dehydrated through graded

alcohol, emtedded in paraffin and 4-6 μ sections were stained with

hematoxyline-eosin. For the electron microscopic study, animals were perfused

through the ventricle with 2% paraformaldehyde and 2.5% glutaraldehyde solution in

phosphate buffer (pH 7.4). And then the removed tissues were fixed again with 1%

osmium tetraoxide. After the routine dehydration process, tissues were embedded in

Epon 812 and ultrathin sections were stained with uranyl acetate and lead citrate.

The results were summarized as follows :

1. After the 1,000 rads single dose irradiation, the 4 days survival rate of mice

was 25% in the control group and 100% in the experimental group.

2. The body weight decreased severely after tar irradiation in both control and

the experimental groups. The decreasing rate was greater in the experimental group

up to hours, but after that the trend was reversed.

3. The deteriorating changes in villi and crypts of the duodenum were most severe

72 hours after the radiation in both control and experimental groups. The degree of

deterioration was much less in the experimental group compared with the control

group at the came survival time.

4. The mitotic index became half of normal in 12 and 24 hours control groups and

almost zero at 72 hours or more. The mitotic index in each experimental group was

higher than that of the responding control group and that of the 96 hours group

returned to the normal value.

5. The destruction of mitochondria, the widening of cisternae of rough

endoplasmic reticulum, and the formation of a large number of great lysosomes were

observed in the control groups. Also similar changes were observed in the

experimental group in a much smaller degree. In the 96-hour experimental group, new

crypt formation with newly differentiating epithelial cells was observed.

Based on this study, it can be concluded that vasopressin has a protective effect

on the mouse duodenal tissues against the tissue damage due to the X-ray

irradiation.