방사선조사를 받은 흰쥐 소장 점막의 손상과 재상과정 중 금속단백효소 및 억제자의 발현 = Expression of Matrix Metalloproteinase-2 and Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-2 in Radiation Exposed Small Intestinal Mucosa of the Rat

국문 초록 (Abstract)

목 적 : 금속단백효소(MMPs)는 세포외 기질의 분해가 주 기능이며 금속단백효소와 억제자(TIMPs)가 상처 치유 과정과 자외선 조사에 의한 피부노화에 관여한다는 것이 알려져 있다. 그러나 방사선조사 후 금속단백효소와 억제자의 발현에 관한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구는 흰쥐의 소장에 방사선을 조사하여 금속단백효소와 억제자의 발현을 시간적으로 관찰하여 방사선에 의한 소장 점막 손상 및 재생과정과 금속단백 효소와 억제자의 관계를 밝히고자 하였다.
대상 및 방법 : 실험동물로 암, 수 구별 없이 생후 4~5개월, 체중 250~300 gm의 흰쥐(Spraque-Dawley) 30마리를 대상으로 하여 실험군으로 전복부에 8 Gy의 방사선을 조사한 후 1일, 2일, 3일, 5일, 7일, 14일에 각각 5마리씩 희생시켜 소장을 적출하여 사용하였고, 정상대조군은 각 시기별로 1마리씩 사용하였다. H&E 염색을 하여 조직병리 검사를 하였고, MMP-2와 TIMP-2의 발현에 대해서는 면역조직화학염색, 면역블로팅, ELISA법으로 확인하였다.
결 과 : 조직병리 소견상 방사선조사에 의한 소장 조직손상은 1일부터 관찰되어 2일과 3일에 현저하였고 재생은 3일에 관찰되어 5일에 현저하였다. 면역조직화학염색 결과 MMP-2는 1일에 발현되어 3일, 5일에 가장 강하게 나타났으며 TIMP-2는 1일에 나타나기 시작하여 5일에 가장 강하게 나타났다. 면역블로팅 결과 MMP-2는 3일과 5일에 강하게 나타났으며 TIMP-2는 1, 3, 5, 7일에 같은 정도의 양성반응을 보였다. 혈액에서의 MMP-2와 TIMP-2의 ELISA 검사법에서는 대조군에 비해 방사선조사군에서 통계적으로 유의한 증가가 있었고 방사선조사 후 1, 2, 3, 5, ]7, 14일 각각에서 유의한 차이가 있었으며 5일에 가장 높은 수치를 보였다.
결 론 : 방사선조사 후 조직병리학적 검사에서 손상의 척도인 염증 반응과 재생의 척도인 유사분열 수의 변화가 면역조직화학염색, 면역블로팅, ELISA검사에 의한 MMP-2, TIMP-2의 증가와 일치하는 것으로 나타나 이들이 방사선 조사 후 조직 손상과 재생 기전에 역할을 하고 있음을 보여주었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose : The matrix metalloproteinases (MMPs) are a family of enzymes whose main function is the degradation of the extracellular matrix. Several studies have revealed that MMPs and TIMPs are related to the wound healing process and in photoaging caused by ultraviolet irradiation. However, the expressions of MMP and TIMP after irradiation have not, to the best of our knowledge, been studied. This study investigates the expressions of MMP-2 and TIMP-2 in rat intestinal mucosa following irradiation.
Material and Methods : The entire abdomen of Sprague-Dawley rats was irradiated using a single dose method. The rats were sacrificed on day 1, 2, 3, 5, 7 and 14 following irradiation. Histopathological observations were made using hematoxilin & eosin staining. The expressions of MMP-2 and TIMP-2 were examined using immunohistochemistry, immunoblotting and ELISA.
Results : Radiation induced damage, associated with atrophic villi, and infiltration of inflammatory cells was observed from the first postirradiation day, and severe tissue damage was observed on the second and the third postirradiation day. An increase in mitosis and the number of regenerating crypts, as evidence of regeneration, were most noticeable on the fifth postirradiation day. From the immunohistochemistry, the MMP-2 expression was observed from first postirradiation day, but was most conspicuous on the third and the fifth postirradiation days. The TIMP-2 expression was most conspicuous on the fifth postirradiation day. From the immunoblotting, the MMP-2 expression was strongly positive on the third postirradiation day, and that of TIMP-2 showed a strong positive response on the fifth postirradiation day. In ELISA tests, the expressions of MMP-2 and TIMP-2 were increased in the postirradiation groups compared to those of the normal controls, and showed a maximum increase on the fifth postirradiation day. These results were statistically significant.
Conclusion : The expressions of MMP-2 and TIMP-2 were increased in the intestinal mucosa of the rats following irradiation, and these results correlated with the histopathological findings, such as tissue damage and regeneration. Therefore, this study suggests that MMP-2 and TIMP-2 play roles in the mechanisms of radiation-induced damage and regeneration of intestinal mucosa of rats.