Atlatoxin and phenobarbital 백신의 태자에 미치는 영향에 관한 형태학적 연구

 ⅰ. 서론

  아플라톡신(Aflatoxin)은 발효식품을 비롯한 단백질이 많이 함유되어 있는 곡류를 섭취함으로써 체내에 흡수된 후 간과 각종 장기에 유해한 작용을 일으키는 한편, 임신시 독작용을 유발하는 물질로 인식되어져 왔고, 페노바르비탈(Phenobarbital)은 수면유도나 간질발작의 치료제로써 쓰여져 왔다.
  아플라톡신은 곰팡이의 일종인 Aspergillusflacus나 Aspergillusflacus parasiticus에 의해 생성되는 2차 대사산물로써 일종의 진균독이며, 백서를 비롯한 모든 종에 강력한 간독소와 발암제로 작용하는 것으로 보고되어 왔다(Newberne and Butler, 1969.) 특히 인간에서는 간세포 친화성이 있어 세포내핵의 DNA와 결합하여 RNA의 대사를 변화시킴으로써 독작용과 변이특성을 나타내고, 뼈와 횡문근을 제외한 다른 모든 장기에 암을 유발시키는 물질로 주목받아 왔다(Brucato M, 1986).
  이밖에도 아플라톡신은 단백질과 응고인자의 합성억제, 지방산 및 인합성억제 등의 생화학적인 작용과 발암효과, 면역억제, 기형유발등의 생물학적인 효과가 보고되었다. 특히 임신중 투여된 아플라톡신은 태자 성장의 억제(Le breton, 1964: Butler,1967) 태자 흡수율의 증가 및 저체중아의 출산(Butler, 1967), 태자기형율의 증가(Elis&Diplado, 1967)와 밀접한 관계가 있음이 보고된바 있으며, Elis(1967)는 햄스터를 대상으로 한 실험에서 태자기 관형상 기간중 투여된 아플라톡신이 소두증, 토순과 간의 광범위한 지방침착등을 유발한다고 보고하였다.
  한편, 페노바릅탈은 장기간 진정효과를 가지는 약물로써 대발작, 골수부전, 비용혈성 신생아 황달의 치료제로써 사용되어져 왔으며, 에스트로젠양 감소와 메트헤모글로빈혈증의 유발(Mitchell, 1973) 및 간세포내 소포체의 비대를 유도하여 콜레스테롤의 합성을 증가시키는 것으로 알려져 왔다. 특히 페노바르비탈은 간세포내에서 사이토크롬P-450산화효소의 유도(Van Cantfart, 1980)와 아플라톡신과 DNA의 상호결합기회를 저하(Swenson, 1977)시켜 아플라톡신에 대한 간암의 발생을 억제(Mclean, 1971)한다고 보고되었다.
  최근 페노바르비탈이 아플라톡신에 의한 암발생을 억제하며, 임신중 섭취된 아플라톡신에 의한 태자의 기형유발과 성장지연 및 흡수를 억제한다는 연구보고는 많았으나, 자궁내의 태자를 대상으로 형태학적인 측면에서 연구한 논문은 희소하다. 이에 저자들은 아플라톡신이 임심과 태자의 기관형성에 지연에 미치는 영향에 관한 페노바르비탈의 작용을 형태학적 계측시스템을 이용하여 분석한 바 의미있는 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.

  ⅱ. 실험재료 및 방법

  생후 10-12주, 체중 180-220그램의 백서(Sprague-Da-wley)를 자웅비 1:1로 합사하여 질 도말후 광학 현미경하에서 정충을 관찰한 경우를 임신0일로 하였다.
  본 실험에서 사용된 아플라톡 신 BI(AflatexirB1, SIGMA)은 트리에틸렌 글리콜에 1mg/ml의 농도로 용해시켜 사용하였고, 페노바르비탈(제일제약)은 생리적 식염수에 100mg/ml의 농도로 용해된 앰풀주사액을 사용하였다.
  임신된 어미백서를 정상군, 대조군, 아플라톡신 투여군, 페노바르비탈 투여군으로 나누어 각각 대조군은 아플라톡신 투여군에 준하여 동량의 트리에틸렌 글리콜을 같은 시각에 주입하였고, 아플라톡신을 오후 1시에 복강내 1회 주사하였고, 페노바르비탈 투여군은 임신 0일부터 7일째까지 킬로그램당 75그램의 페노바르비탈을 오후 1시에 총9회, 아플라톡시-페노바르빙탈 투여군은 각각의 군에 준하여 주사하였다.
  태자기관형성 기간인 임신 12일째, 오후1시에 에테르마취하에 백서를 희생시켜 개복한후 자궁을 적출하여, 생리적 식염수에 넣고 수태 산물을 적출한 다음 입체 현미경하에서 장막을 제거하고 난황낭에 의해 둘러쌓인 태자를 꺼내었다.
  자궁 적출후, 임신낭의 수를 세고 각 임신낭을 절개하여 태자의 사망으로 인해 흡수된 임신낭과 태자가 살아있는 임신낭을 확인한 뒤, 살아있는 태자는 생리적 식염수로 옮겨 입체 현미경하에서 난황낭의 혈액순화, 만곡등을 관찰하고, 광학 현미경하에서 난황낭의 크기, 태자의 두정-둔부길이(headlength)를 계측하고, Brown과 Fabro(1981)의 형태학적 계측 시스템에 의하여 형태학적으로 태자의 기관형성을 관찰하여 각군을 비교하였다.

  ⅲ. 성적

  1. 각 군의 모성사망과 태자수및 흡수율의 비교

  정상군과 대조군 페노바르비탈 투여군, 아플라톡신 페노바르비탈 투여군에서는 총 10마리의 백서중 3마리가 아플라톡신 투여후 이툴후에 사망하였다(표-1).
  한편, 태자의 수는 정상군이 평균 14.0 마리인데 비해 아플라톡신 투여군은 평균 11.9마리로 유의한 감소를 보였으나, 대조군과 페노바르비탈 투여군, 아폴라톡신-페노바르비탈 투여군은 각각 평균 12.4마리, 12.2마리, 12.5마리로 그 차이는 통계학적으로 유의하지 않있으며, 태자흡수율을 비교하면, 정상군에서는 총70마리의 태자중 일예도 흡수되지 않았으며, 아플라톡신-페노바르비탈 동시 투여군은 총50마리중 9마리(18.0%)가, 페노바르비탈 투여군은 총 61마리중 7마리(11.5%)가, 아플라톡신 투여군은 총83마리의 태자중 22마리(26.5%)가 흡수되었다(표-1).
 
  2. 각 군의 성장발달의 비교

  난황낭의 크기, 두정-둔부길이, 두부길이는 정상군에 비해 대조군, 페노바르비탈 투여군에서 유의한 감소(P>0.05)가 없었으나, 그 중 페노바르비탈 투여군은 대조군에 비하여 두부길이의 유의한 감소(P<0.01)를 나타내었고, 아플라톡신 투여군은 각각 평균 6.27mm, 5.17mm, 3.18mm로서 모두 대조군에 비하여 유의한 감소를 나타내었다(P<0.01). 한편, 아플라톡신-페노바르비탈 동시투여군에 있어서는 각각 평균 6.98mm, 6.25mm, 3.00mm로서 아플라톡신 투여군에 비하여 유의한 차이를 나타내었다(P<0.01, 단 두정-둔부길이는 P<0.05)
  체절의 수를 보면 아플라톡신 투여군과 대조군, 아플라톡신 투여군과 아플라톡신-페노바르비탈 동시투여군사이에는 유의한 감소가 있었으나(P<0.01), 아플라톡신-페노바르비탈 동시투여군과 페노바르비탈 투여군과는 차이가 없었다(P>0.05)(표-2).

  3. 태자기관형성의 형태학적인 비교

  순환기계, 신경계, 특수감각계, 근골격계등으로 구분하여 각군의 형성 정도를 계측학적으로 비교한 결과 대조군과 신경계에서 중뇌를 제외한 폐노바르비탈 투여군은 정산군에 비하여 차이가 없었고(표-3), 아플라톡신 투여군은 대조군에 비하여 순환기계, 신경계, 후각계를 제외한 특수감각계, 근골격계에서 기관형성의 현저하게 지연되었다.(P<0.01)
  한편, 아폴로복사-페노바르비타 동시 투여군은 페노바르비탈 투여군에 비하여 순환기계중 심장과 청각계의 형성에 현저한 지연이 있었으나(P<0.01), 아플라톡신 투여군에 비하여 순환기계, 신경계, 시각계, 근 골격계에서 기관형성의 차이가 있었다. (P<0.01)(표-3)

  고찰

  아플라톡신이 모체를 통하여 태자에 미치는 영향에 대하여 Butler(1965)는 모체에 투여된 아플라톡신이 간의 단백질 합성기전에 손상을 주어 모체의 혈장내 아미노산 구성에 변화를 초래하여 태반의 형성 장애 및 태자의 성장억제 작용을 가져온다고 보고하였다. 태자의 기형유발과 성장억제의 기전에 관하여 Elis Dipaolo(1967)는 태반을 통과한 아플로톡신이 태자의 간세포와 바르게 분화하는 세포의 핵 안에서 RNA합성을 저해하는 것으로 보고하였고, Fu-LiYu(1981)는 RNA합성의 억제기전으로써 아폴라톡신에 의한 중합효소 I의 활성도 억제와 핵내 RNA주형 형성저해기전을 보고하였다. Swenson(1974)은 아폴로톡신이 간세포내에서 간장내 미소체의 사이토크롬 P-450산화효소에 의해 활성상태인 아폴라톡신 -2.3-에 폭사이드로 대사된 후, 태반을 통과하여 태자의 간세포내 핵산과 공유결합하여 RNA합성을 저해시킴으로써 단백질 하성을 억제한다고 보고 하였다.
  한편, Wogan(1970)은 아플라톡신이 미세세포구조에 미치는 전자 현미경학적인 연구에서, 세포내 DNA와 결합후 15분 이내에 RNA합성이 90%이상 억제함으로써 리보소음이 탈락된 소포체가 증가된다고 보고하였다. 또한 Franeis & Elaine(1988)아폴라톡신이 신경관이 상피세포에 직접적으로 작용하여 세포변성과 공포화및 괴사를 초래하여 태자 신경계 발달의 지연을 유발한다고 보고하였다.
  본 실험의 아폴라톡신 투여군에서 난황낭의 크기, 두정-둔부길이, 두부길이, 체절수가 대조군에 비하여 유의하게 감소(P<0.01)된 것과 근 골격계의 인두봉, 전지, 후지의 형성이 지연된 것을 전반적인 길이성장이 억제되었음을 나타내는 것으로 이는 아폴라톡신이 성장하고 세포의 단백질 합성을 저하시키고 세포분열을 감소케하여 자궁내 태자의 성장및 태반의 형성을 억제시킨다는 Klaus(1980)의 보고와도 일치한다고 사료된다. 또한 신경계와 후각계를 제외한 특수감각계의 발달지연을 Francis & Elaine(1988)등이 보고한 것과 일치한다고 사료된다.
  페노바르비탈이 태자의 기관형성에 미치는 영향에 대하여 Diamond(1971)는 투여된 페노바르비탈이 뇌의 막인지질 함성에 필요한 콜린의 이동및 대사를 억제함으로써 뇌의 형성을 지연시킨다고 보고하였으며, Bilodean(1965)는 백서의 뇌내에서 인산피리독살의 양을 감소시켜 뇌세포의 수초형성을 저해하여 중추신경계의 발달을 지연시킨다고 보고하였다.
  본 실험에서 페노바르비탈 투여군은 신경계내 중뇌가 대조군에 비하여 현저하게 감소(P<0.01)된 것은 Bilodean(1965)와 Diamod(1971)의 보고와도 일치한다고 사료된다.
  한편, 페노바르비탈이 아플라톡신의 대사에 미치는 기전에 관하여 Victor(1985)는 미리 투여된 페노바르비탈이 아폴라톡신의 대사효소인 사이토크롬 P-450 산화효소, 에폭사이드 수화효소, GSH-S 전이효소의 합성을 각각 증가시켜 아폴라톡신의 대사를 빠르게 하여 아폴라톡신 -2.3- 에폭사이드가 DNA와 결합할 수 있는 기회를 줄이게 함으로써 아폴라톡신의 성장억제및 독작용과 발암유발등을 감소시킨다고 보고하였다.
  본 실험의 아플라톡신-페노바르비탈 동시투여군은 태자의 기관형성에 있어서 아플라톡신 투여군에 비하여 순환기계, 신경계, 시각혜, 근 골격계에서 유의한 차이가 있었으나(P<0.01), 대조군에 비하여 차이를 관찰할 수 없었는데, 이는 Victor(1985)가 보고한 바와 같이 페노바르비탈이 아폴라톡신의 대사를 촉진시킴으로써 아폴라톡신-2, 3-에폭사이드의 배설을 원할히하여 아폴라톡신의 태자에 미치는 영향을 감소시킨 것이라고 사료된다.
  이상의 결과를 분석하여 보면 아플라톡신은 대조군에 비하여 전반적인 길이 성장에 큰 억제효과를 나타내었으며, 특히 아플라톡신-페노바르비탈 동시토여군이 아플라톡신 투여군에 비하여 성장이 촉진된 것은 투여된 페노바르비탈이 아플라톡신의 성장지연효과를 약화시킨 것을 반영한다고 하겠다. 그러나 아직까지 아플라톡신이 임신과 태자기관형성에 미치는 영향에 관한 기전과 이에 따른 페노바르비탈의 작용에 관한 기전이 명확하게 제시되지 않은 점은 앞으로 좀 더 연구해야 할 것으로 사료된다.

  ⅴ. 결론

  백서 태자의 기관형성에 대한 아플라톡신의 영향과 이에 따른 페노바르비탈의 효과를 알아보기 위하여 자성백서를 대상으로 임신0일에서 7일째까지, 페노바르비탈은 1일 1회 아플라톡신은 임신 8일째 투여하고, 임신 12일째 개복하여 태자를 적출한 후, 난황낭의 크기, 두정-둔부길이, 두부길이를 계측하고, 난황낭의 혈액순환, 심장, 전뇌, 중뇌, 후뇌시각계, 청각계, 후각계, 인두봉, 전지, 후지, 만곡, 체절을 Brown과 Fabro(1981)의 형태학적 계측 시스템에 따라 각 기관의 형성을 관찰하여 아플라톡신 투여군, 페노바르비탈 투여군, 아플라톡신-페노바르비탈 동시투여군으로 구분하여 각각 대조군과 비교한 바 다음과 같은 결론을 얻게 되었다.
  1. 아플라톡신 투여군은 대조군에 비하여 난황낭의 크기, 두정-둔부길이, 두부길이, 체절수가 유의하게 감소(P<0.01)되었고, 순환기계, 신경계, 후각계를 제외한 특수감각계, 근 골격계에서 기관형성이 현저하게 지연되었다(P<0.01)
  2. 페노바르비탈 투여군은 난황낭의 크기, 두정-둔부길이가 대조군에 비하여 차이가 없었으니, 두부길이는 유의한 감소(P<0.01)를 나타내었고, 중뇌를 제외한 신경계및 다른 기관계는 대조군에 비하여 큰 차이가 없었다. (P>0.05)
  3. 아플라톡신-페노바르비탈 투여군은 아플라톡신 투여군에 비하여 순환기계, 신경계, 시각계, 근 골격계에서 기관형성의 차이가 있었으며(P<0.01), 페노바르비탈 투여군에 비하여 순환기계중 심장과 청각계의 형성에 현저한 지연이 있었다.(P<0.01)