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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 49(4); 2006 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2006;49(4): 395-401.
Immunohistological Study of the Effects of Intranasal ZnSO4 Instillation on the Mouse Olfactory Epithelium and Olfactory Bulb.
Myung Won Kim, Young Wha Moon, Byung Guk Kim, Bong Ki Kwak, Yong Jin Park
1Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea. yp@catholic.ac.kr
2Cell Medicine and Biology, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea.
ZnSO<sub>4</sub> 비내 점적으로 손상된 마우스 후각상피 및 후구의 회복경과에 따른 면역조직학적 연구
김명원1 · 문영화2 · 김병국1 · 곽봉기1 · 박용진1
가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실1;세포의학·생물학과학교실2;
주제어: ZnSO<sub>4</sub>마우스후각계면역조직화학법.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
The purpose of this study was to evaluate the time course of functional and anatomical recovery of the olfactory epithelium (OE) and olfactory bulb (OB) following intranasal instillation of 1% ZnSO4 in mice.
MATERIALS AND METHOD:
Two groups of mice, normal control group (intranasal instillation of normal saline, n=6) and experimental group (intranasal instillation of ZnSO4, n=18), were studied. Tissues of olfactory pathways were obtained at 1, 3 and 5 weeks after bilateral intranasal instillation of 1%, 100 microliter ZnSO4 solution, and processed for immunohistochemistry using antisera, olfactory marker protein (OMP), proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and tyrosine hydroxylase (TH) to evaluate the olfactory regeneration. For histological study, OE thickness stained with hematoxylin-eosin was analyzed.
RESULTS:
At 1 week after ZnSO4 intranasal instillation, the lowest peak of OMP expression in OE appeared. Then the number of OMP-positive cells increased progressively at weeks. However, PCNA expression in OE showed quite the opposite. In the corresponding OB at 1 week, there was decrease of TH-positive cells and at 3 weeks, there was few TH-positive cells. At 5 weeks, there was increase in the number of TH-positive cells again. OE thickness was reduced to 20% of control OE at 1 week, and was significantly recovered to 80% of control OE at 5 weeks.
CONCLUSION:
Our results demonstrated that intranasal instillation of 1% ZnSO4 to mice produces a brief, reversible but essentially complete destruction of functional connection from the olfactory epithelium to the main olfactory bulb.
Keywords: ZnSO4MiceOlfactory pathwaysImmunohistochemistry

교신저자:박용진, 442-723 경기도 수원시 팔달구 지동 93  가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
교신저자:전화:(031) 249-7453 · 전송:(031) 257-3752 · E-mail:yp@catholic.ac.kr

서     론


  
후각상피의 기저층에 있는 구형기저세포(globose basal cell)는 일종의 신경전구체로 일생동안 후각수용체세포를 만들어 낼 수 있다.1) 따라서 호흡할 때 비강 내로 들어온 유독한 환경 물질과 성숙한 후각수용체세포가 직접 반응하여 변성될 경우 이러한 신경 발생 과정을 거쳐 재생된다. 이러한 이유로 후각상피는 성체에서 신경세포의 분열과 분화를 연구하는데 유용한 모델로 이용되고 있다. 
   후구(olfactory bulb;OB)는 후각수용체세포의 축삭(axon)이 형성한 후각신경의 일차신경과 중추신경계로 향하는 이차신경의 연접이 일어나는 곳으로 6개의 층 구조로 구성되어 있다. 이 중 사구체층은 수많은 후각신경섬유들이 모이는 곳으로 이층에 존재하는 사구체주위세포(periglomerular cell)나 속모세포(tufted cell)는 도파민을 신경전달물질로 사용하는 것으로 알려져 있다.2)
   최근까지 신경 발생에 대한 연구의 일환으로 성체 후각상피와 후구에 대한 많은 연구가 진행되어 왔는데, 그 중에서도 후각수용체세포의 파괴에 따른 신경 발생의 자극과 후구내 신경전달물질 및 성장인자에 대한 신경 연접 상호간의 영향에 대한 많은 연구 결과가 제시되어 왔다.3) 특히 zinc sulfate(ZnSO4)의 비내 점적으로 마우스의 후각상피를 인위적으로 파괴한 후 시간 경과에 따른 후각상피의 재생과정과 이에 따른 후구에서의 기능적 회복 과정을 객관적으로 연구하고자 하는 실험이 많이 실행되었다.4)5)6) 그러나 사용된 ZnSO4의 농도와 양에 따라 다양한 결과를 보여주었는데 그 중에서도 비강 당 5% ZnSO4 용액 50
~100 μl가 가장 흔히 사용되었다. 한편 이러한 실험들 중에서 100 μl를 사용한 경우에는 후각소실 기간도 길어졌으나 더불어 실험용 마우스의 사망률도 증가되어 20~30%에 달한다는 보고도 있었다.6) 따라서 사망률을 낮추면서 후각상피에서 후구까지의 모든 전달을 효과적으로 완전히 파괴하여 수주간 지속되는 후각소실 마우스를 필요로 하는 실험인 경우에는 비강 한쪽 당 50 μl씩 비내 점적하는 것이 효율적이라고 제시하고 있다. 그럼에도 불구하고 이와 같은 방법을 사용한 경우는 후구의 위축을 가져올 정도로 효과가 강하여 비내 점적 4개월에 후구의 무게가 정상 대조군에 비해 2배나 감소하였으며, 1년 이상이 된 경우에는 후각상피의 10% 이하만이 정상 구조로 회복되었다고 보고하였다.4) 따라서 본 연구의 목적은 ZnSO4 용액을 사용할 경우 실험용 마우스의 사망률을 낮추면서도, 후각상피에서 후구까지의 모든 전달을 효과적으로 파괴하고, 재생 기간이 짧아 효율적인 실험이 될 수 있는 ZnSO4의 농도와 양을 찾는 방법의 일환으로, 이전에 다른 저자들에 의해 사용되었던 1%, 100 μl ZnSO4 비내 점적의 효율성을 재평가하는 것이다. 이에 대한 방법으로 대조군과 실험군에서 Hematoxylin-eosin(H-E) 염색한 후각상피의 형태와 두께를 광학현미경하에서 비교 관찰하였으며, 세포분열 시기에 있는 세포를 구별할 수 있는 PCNA(proliferating cell nuclear antigen)와 성숙한 후각수용체세포를 구별할 수 있는 후각표지단백질(olfactory marker protein;OMP)의 항체를 이용한 면역조직화학적 방법을 사용하여 후각상피의 파괴 및 재생 정도를 분석하였다. 또한 새롭게 분화하는 후각수용체세포가 후구와 연접하여 신경자극을 전달할 수 있기까지 기능적으로 성숙되었는지를 알아보기 위하여 도파민 합성 효소인 tyrosine hydroxylase(TH)의 항체를 이용한 면역조직화학적 방법을 사용하여 후구를 분석하였다.

재료 및 방법

실험 동물 
   BCF1계 마우스(체중 20
~25 g, 4~5주령) 수컷을 무균 동물실험실(습도;50~55%, 온도;23~24℃, 빛;명암 각 12시간씩)에서 1주일 동안 적응시킨 후 사용하였다. 정상대조군과 ZnSO4 주입 후 1주, 3주 그리고 5주가 경과된 실험군으로 나누어 실험을 진행하였으며 각 군당 6마리의 마우스를 사용하였다.

ZnSO4 점적 및 조직처리
  
마우스를 chloral hydrate(10 ml/kg)를 이용하여 마취시킨 후 정상 대조군은 0.9% normal saline 0.1 ml를 그리고 실험군은 1% ZnSO4 용액 0.1 ml(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 마이크로 파이펫을 사용하여 약 10분간에 걸쳐 양측 비강점막에 각각 점적하였다. 점적 후 수 초 동안 마우스의 머리를 낮추어 용액이 구강이나 기도로 들어가지 않으면서 후각상피를 충분히 파괴할 수 있도록 하였다. 주입 후 1주, 3주, 그리고 5주가 경과된 동물들을 동일한 방법으로 마취한 후 심장을 통하여 전 관류액(0.9% NaCl, 1% NaNO2, 0.2% heparin)으로 혈액을 씻어낸 뒤 4% paraformaldehyde(0.1 M phosphate buffer, pH 7.2) 액으로 관류 고정하였다. 두부를 적출한 후 동일 고정액에 2시간 동안 재고정하고 Calci-clear rapid(Pational Diagnotics, Atlanta, GA, USA)에 1일간 탈회한 후 물과 0.1 M phosphate buffer로 세척하였으며 각급 ethanol로 탈수하고 wax(polyethylene glycol 400 disterate, Polyscience, Warrington, PA, USA)에 포매한 후 비중격의 축상면(axial)으로 8 μm두께의 연속절편을 만들었다.

면역조직화학적 염색
  
조직 절편들에서 wax를 제거한 후 후각상피의 일반조직학적 관찰을 위해 H-E 염색을 실시하였다. 그리고 면역조직화학적 관찰을 위해서는 avidin-biotin-peroxidase complex(ABC)법으로 면역염색을 시행하였다. 먼저 조직내 비특이적 면역반응을 제거하기 위하여 정상 혈청(10% normal goat serum)을 적용시킨 후 시행하였으며, 사용한 1차 항체로 monoclonal mouse anti-TH antibody(Zymed Lab. Inc. CA, USA)는 1:15,000으로 희석하여 사용하였고, Frank Margolis 교수(Department of Anatomy & Neurobiology, University of Maryland, School of Medicine, MD, USA)로부터 제공받은 OMP antiserum는 1:10,000, 그리고 mouse anti-proliferating cell nuclear antigen monoclonal antibody(PCNA;Chemicon International Inc., USA)는 1:100으로 희석하여 반응시켰다. 2차 항체로는 OMP는 biotin이 표지된 anti-goat IgG(희석 비율;1:50, Vector Lab., CA, USA)를, PCNA와 TH는 biotinylated anti-mouse IgG(희석 비율;1:50, Vector Lab., CA, USA)를 그리고 3차 항체는 avidin-biotin-peroxidase complex(희석 비율;1:100, Vector Lab., CA, USA)를 사용하였으며, 0.05% 3, 3-diaminobenzidine-tetrahydrochloride -0.01% H2O2 혼합액으로 발색하였다. 음성 대조군은 1차 항체 대신 normal goat serum을 사용하여 위와 같은 방법으로 염색하였다.

OMP, PCNA 및 TH 양성 세포 관찰
   H-E 염색한 후각상피의 형태와 두께를 광학현미경하에서 관찰하였다. 후각상피의 두께는 400배 시야에서 micrometer를 이용하여 기저막(basement membrane)에서부터 상피 최상층까지의 두께를 측정하였다. 면역 염색된 슬라이드는 광학 현미경하에서 각 조직 절편마다 비중격 상부의 후각상피를 400배 시야에서 관찰하였다. 25×25 μm2 크기의 격자를 후각상피 기저막에 맞추고 격자 안의 면역 반응된 세포 수를 세었다. TH 염색한 조직은 후구의 사구체층에 100×100 μm2 크기의 격자 안의 면역 반응된 세포 수를 세었다. 각 개체의 양성 세포 수는 서로 다른 6 시야에서 측정한 수치의 평균으로 하였다.

통계 처리
  
모든 자료는 평균±표준 오차로 표시하였고, 통계 검정 상 p<0.05를 유의한 것으로 간주하고 각 군 간의 세포 수 분석은 SPSS V11.5(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)의 ANOVA를 사용하였고, 사후분석은 Tukey test를 사용하였다.

결     과

일반 조직학적 소견(H-E 염색)
  
H-E 염색 관찰에서 정상 대조군의 후각상피는 위중층원주형상피(pseudostratified columnar epithelium)의 형태를 보이며, 비교적 두꺼운 상피층(76.92±2.66 μm)을 형성하고 있다(Figs. 1A and 2). 그러나 ZnSO4 주입 1주일 후에는 후각상피의 두께가 현저히 감소하였다(18.59±0.88 μm). 즉 후각상피내 핵의 층수가 현저히 감소되어 있으며, 상부세포의 세포질층은 거의 관찰되지 않았다(Figs. 1B and 2). ZnSO4 주입 후 3주에는 상피의 두께가 1주군에서 보다는 증가되는 모습을 보이고 있으며(Figs. 1C and 2), 5주군에서는 상피 두께의 증가와 더불어 상부세포의 세포질 층도 정상 대조군과 유사하게 관찰되었다(Figs. 1D and 2).

면역조직화학적 소견 

OMP 면역염색
  
후각상피내 OMP에 대한 면역반응성은 상피의 가운데 넓게 퍼져 있는 후각수용체세포의 핵 주위 세포질에서 주로 관찰할 수 있었으며, 상부의 지지세포나 기저층의 기저세포에서는 OMP-양성 반응 세포를 관찰할 수 없었다(Fig. 3A). ZnSO4 투여 1주 후 후각상피의 층이 현저히 감소되어 있었으며, OMP-양성 세포는 후각상피 층 전반에 걸쳐 거의 관찰되지 않았다(Fig. 3B). ZnSO4 투여 후 3주부터는 후각상피의 층이 두꺼워져 핵이 여러 층으로 증가하였으며, 5주군에서는 후각상피의 층과 OMP-양성 세포의 수가 좀더 증가하였으며 주로 후각상피 상부에서 관찰되었다(Fig. 3C and D). 
   정상 대조군의 후각상피 층에서 OMP-양성 세포는 14.0±0.52개/격자 였다. ZnSO4 투여 후 양성 세포의 수는 급격히 감소하였으나, 그 이후부터 5주까지 계속 증가하는 양상을 보였으며, 정상 대조군과는 모두 유의하게 감소하는 소견을 보였다(p<0.05)(ZnSO4군:1주, 2.17±0.48;3주, 8.00±0.58 ; 5주, 10.33±0.42)(Fig. 6).

PCNA 면역염색
  
정상 대조군의 경우, 후각상피 층 내 소수 기저세포의 핵에서 양성 반응을 관찰할 수 있었으나(Fig. 4A), ZnSO4 투여 후 1주군에서는 손상된 후각상피 층의 전체에 걸쳐 강하게 PCNA에 양성 반응을 나타내었으며(Fig. 4B), 이후 점차 감소하여 5주군에서는 PCNA 반응 양성 세포의 수에서나 후각상피층 내 양성 반응 세포가 관찰되는 부위에 있어서 양성대조군과 큰 차이를 보이지 않았다(Fig. 4D).
   정상대조군의 PCNA-양성 반응 세포는 4.00±0.26개/격자였으나, ZnSO4 투여 후 PCNA-양성 반응 세포의 수가 증가하는 소견을 보여 1주군과 3주군은 정상 대조군과 유의하게 증가되었으나(p<0.05), 5주군에서는 정상 대조군과 유사하였다(ZnSO4군:1주, 12.50±0.67;3주, 7.33±0.42;5주, 5.00±0.26)(Fig. 6).

TH 면역염색
   TH-양성 반응 세포들은 후구의 사구체층에서 주로 관찰할 수 있었고(Fig. 5A), ZnSO4 투여 후 1주일이 경과된 1주군에서는 정상 대조군에서 보다 TH-양성 반응 세포들의 수나 반응 강도가 감소하였으며(Fig. 5B), 3주군에서는 TH-양성 반응 세포가 드물게 관찰되었다(Fig. 5C). ZnSO4 투여 후 5주군의 후구의 사구체 층에서는 정상 대조군에 미치지는 못하나 3주군보다는 증가된 TH-양성 반응 세포들이 관찰되었다(Fig. 5D).
   정상 대조군의 후구내 TH-양성 세포수는 9.50±0.43개/격자 였으나, ZnSO4 투여 후 감소하는 소견을 보여 3주에는 거의 양성 세포가 관찰되지 않았으며, 5주에는 다시 증가하는 양상을 보였다. ZnSO4군 모두에서 정상 대조군보다는 유의하게 TH-양성 반응 세포의 수가 감소하였다(p<0.05) (ZnSO4군:1주, 5.17±0.48;3주, 1.33±0.33;5주, 4.33±0.33)(Fig. 6).

고     찰

   사람을 포함한 포유류의 후각상피는 위중층원주상피 구조로 후각수용체세포(olfactory receptor cell), 지지세포(supporting cell), 미세융모세포(microvillous cell) 및 기저세포(basal cell)로 구성되어 있으며, 후각상피의 상부표면은 결합조직층에 위치한 후각선(olfactory gland or Bowman’s gland)에서 분비하는 점액질로 덮여있다. 이들 세포 중에 고유층을 따라 위치해 있는 기저세포들은 2종류 세포 즉, 기저층 바로 위에 있는 수평기저세포, 수평기저세포와 미성숙 신경원 사이에 있는 구형기저세포로 구분된다. 이 중 구형기저세포(globose basal cell)는 일종의 신경전구체로 일생동안 후각수용체세포를 만들며, 새로운 후각수용체세포가 형성되었을 때 축삭을 후구로 내어 신경연접을 시도한다. 또한 이와 같은 후각의 구심성 신경지배는 후구의 해부학적 구조와 생화학 기전에 커다란 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 즉 성인 흰쥐나 마우스에서 화학적 혹은 외과적 방법으로 말초 구심성 신경 차단을 하거나, 혹은 외비공을 1
~2개월 막음으로써 생기는 감각 상실이 후구의 크기 감소 및 조직학적 구조 변화를 가져올 수 있다.7)8)9)
   후각수용체세포를 파괴하여 신경발생을 자극하는 방법으로는 후각신경을 절단하거나 ZnSO4를 비내 점적하여 후각상피를 파괴하는 방법이 있다. 이 중 화학적 방법인 ZnSO4의 비내 점적은 응고 괴사(coagulation necrosis)에 의해 후각상피의 광범위한 파괴를 일으키며 그 후의 재생과정은 후각 기능의 회복과 더불어 후각상피의 두께가 정상 대조군의 두께까지 도달할 정도로 훨씬 완전한 것으로 보고 되고 있다. 반면, 외과적 방법인 후각 신경 절단에 의해서는 기저세포와 후각수용체세포만이 소실되지 지지세포의 수는 영향을 받지 않으며 그 후의 재생과정은 불완전한 것으로 알려져 있다. 즉, 후각수용체세포의 증가와 후각 기능의 회복이 관찰되었음에도 불구하고 후각수용체세포의 수와 후각상피 두께가 정상 대조군의 60%까지만 도달한다고 하였다.10)11) 이러한 점에서 볼 때 ZnSO4를 비내 점적하여 후각상피를 파괴하는 방법이 신경재생 과정을 연구하는데 더욱 효율적이라 할 수 있다.
   생후 4
~5주된 BCF1계 마우스를 사용한 본 연구 결과 1%, 100 μl ZnSO4 용액의 양측 비내 점적 1주군에서 후각상피의 두께가 정상 대조군의 20%까지 낮아지고, 핵의 수가 감소되어 있을 뿐 아니라 맨 바깥층에 위치하는 지지세포의 세포질 층이 관찰되지 않았다. 이는 ZnSO4의 비내 점적으로 후각수용체세포 뿐 아니라 지지세포도 함께 손상된다는 사실을 보여준다. 또한 비내 점적 3주군에서는 후각상피의 두께가 정상 대조군의 50%까지 회복하였다. 본 실험과 동일한 농도의 ZnSO4 용액과 방법을 사용한 Matulionis12)의 실험 결과에서는 C57B1/6J 마우스 경우 비내 점적 8일군에서 후각상피의 두께가 정상 대조군의 40%까지 낮아졌다가 6주군에서는 85%까지 회복되었다. CD-1계 번식용 암컷 마우스를 사용하여 5%, 100 μl ZnSO4 용액을 비내 점적한 Harding 등4)의 실험에서는 비내 점적 3주군에서 후각상피의 두께가 정상 대조군의 20%까지 낮아졌다가 1년 후에는 거의 정상 모양과 두께로 회복되었다. 또한 생후 1개월과 6개월 된 마우스 각각에서 10%, 20 μl ZnSO4 용액을 사용한 Ducray 등5)의 실험에서는 생후 1개월과 6개월 된 마우스 모두 비내 점적 4일째 군에서 후각상피층이 구형의 기저세포층으로 추정되는 부위까지 감소되었다가 35일째 군에서는 부분적으로 60%까지만 회복되었다. 따라서 본 실험의 결과와 다른 연구자들의 결과를 종합해 볼 때 ZnSO4 비내 점적에 따른 후각상피의 파괴 정도에 따른 재생과정은 다양하나 초기 정상 상피 구조의 완전한 파괴 정도는 비슷하였다. 이러한 결과를 보면 ZnSO4 비내 점적 후 후각상피의 변성 결과에 영향을 주는 요인으로는 마우스의 혈통과 나이, 사용된 ZnSO4의 농도와 양이다. 물론 이러한 요인들 이외에도 비내 점적 방법의 적정성도 중요하다. 본 실험에서는 비내 점적 방법의 적정성 유지를 위하여 ZnSO4 용액을 비내 점적한 직후 수 초 동안 마우스의 머리를 낮추어 용액이 구강이나 기도로 들어가지 않으면서 후각상피를 충분히 파괴할 수 있도록 하였다. 따라서 현재와 같은 실험을 하고자 할 때 이러한 요인들을 충분히 고려하여야 실험의 효율성을 높일 수 있을 뿐 아니라 원하는 결과도 얻을 수 있다. 
   ZnSO4의 비내 점적으로 유발된 무취증의 지속 기간은 마우스의 경우 투여한 ZnSO4의 양과 농도에 따라 다양하여 수일에서 수주까지 보고되고 있다.6) Kimura 등6)은 마우스를 사용한 실험에서 1%, 100 μl, ZnSO4 용액을 사용하여 무취증 모델을 만든 경우, 무취증은 1일에서 5일 정도 지속된다고 하였다. 또한 5%, 100 μl, ZnSO4 용액을 사용한 Burd13)의 실험에서는 ZnSO4의 비내 점적 후 수일 내에 마우스 후각상피가 완전히 파괴되었으며, 무취증은 수주간 지속되었다. 10%, 20 μl ZnSO4 용액을 사용한 Ducray 등5)의 실험에서도 비내 점적 4일째 군에서 후각상피층이 구형의 기저세포층으로 추정되는 부위까지 감소되었으며 이때 시행한 행동시험 결과, 마우스의 후각 구별능력은 55% 이하인 후각감소의 소견을 보였다. 본 실험에서는 행동실험이 제대로 이루어지지 않아 무취증의 기간을 확인할 수는 없었으나, ZnSO4 투여 1주 때 성숙한 후각수용체세포를 나타내는 OMP-양성세포는 후각상피 층 전반에 걸쳐 거의 관찰되지 않았다. 위의 연구 결과들을 비교 분석해볼 때, 비내 점적된 ZnSO4의 양과 농도에 따라 무취증의 지속 기간이 다양하나 파괴된 후각상피의 초기 조직학적 소견은 비슷하였다. 따라서 수 주간 지속되는 무취증 마우스를 필요로 하는 실험인 경우에는 5%, 100 μl, ZnSO4 용액을 사용하는 것이 바람직하나, 정상 후각상피의 완전한 파괴 후의 재생 과정을 보기 위한 실험일 경우에 1%, 100 μl, ZnSO4 용액을 사용하면 실험 시간을 단축할 수 있다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때 무취증의 기간을 우선적으로 결정하는 것은 파괴된 후각수용체세포의 재생 및 분화이나, 여기에 영향을 주는 요소로 신경 연접을 이루고 있는 후구의 기능 및 후각물질을 제공하는 외적 환경이 더욱 중요하다 할 수 있다.
   후각수용체세포의 재생은 기저세포의 증식과 분화에 의해 이루어진다. 세포분열 중인 세포의 핵에 존재하는 항체인 PCNA를 이용하여 기저세포의 증식 능력을 분석한 본 실험의 결과에서는 현저히 감소된 후각상피층 전체에 걸쳐 OMP-양성세포가 거의 관찰되지 않았던 ZnSO4 투여 1주군에서 PCNA-양성 반응 세포의 수가 현저하게 증가하였고 이 후 감소하는 양상을 나타내었다. 이는 10%, 20 μl의 ZnSO4 용액을 비내 점적에 사용한 생후 1개월 및 6개월 된 마우스 비내 점적 4일째 군에서 PCNA-양성 반응 세포의 수가 최고조에 달하였다고 보고한 Ducray 등5)의 연구 결과와 비슷하다. 이와 같이 후각상피내 OMP와 PCNA 면역반응이 정반대의 양상을 보이는 것에 대한 가능한 해석은 ZnSO4 용액의 주입으로 손상된 후각상피내 기저세포의 세포분열로 먼저 후각상피층을 구성하는 세포의 수를 회복한 후, 세포 분화과정을 거쳐 성숙한 후각상피세포로서의 기능을 가진다는 것이다.
   CD-1계 번식용 암컷 마우스를 사용하여 5%, 100 μl ZnSO4 용액을 비내 점적한 Harding 등4)의 실험에서는 비내 점적 3주군에서 후구의 크기와 무게가 정상 대조군에 비해 현저히 감소하였다. 또한 후각신경층은 완전히 소실되었으며 후구내 사구체는 위축되어 정상 대조군의 사구체보다 현저히 작았다. 그러나 1%, 100 μl ZnSO4 용액을 비내 점적한 본 실험에서는 비내 점적 1주군뿐만 아니라 3주군에서도 후구내 사구체 및 후각신경층의 크기와 모양은 정상 대조군과 비교해 차이가 없었다. 이러한 결과는 후각신경과 후구에 대한 1%, 100 μl ZnSO4 용액의 이차적 조직학적 영향이 없음을 보여주는 결과라 할 수 있다. 한편 도파민 합성 첫 번째 효소인 TH의 항체를 이용한 면역조직화학적 방법으로 후구를 염색한 결과 후구내 TH-양성 반응 세포의 수는 비내 점적 후의 시간 경과에 따라 통계적으로 유의한 수적 차이를 보여 주었다. 이는 1%, 100 μl ZnSO4 용액의 비내 점적이 후각신경과 후구에 대해 이차적인 기능적 영향을 미치고 있음을 의미한다 할 수 있다. 또한 ZnSO4를 주입하고 5주가 경과된 후에는 TH-양성반응세포의 수가 다소 증가하였으나 정상 대조군에는 미치지 못한 것으로 보아 대뇌의 후각 담당부위인 후구의 회복까지는 더 오랜 기간이 소요될 것으로 생각된다. 이러한 기능적 회복 기전은 후각수용체세포의 신경분포가 신경을 통해서 신경전달체 마다 각각 다른 기전으로 사구체주위세포의 신경전달체 발현을 조절한다는 연구 결과로 설명될 수 있다.14)

결     론

   ZnSO4 비내 점적을 이용한 마우스 실험 모델은 비교적 방법이 간편하여 필요한 경우 반복적으로 빠르게 시행할 수 있는 장점 이외에 다양한 농도와 양의 ZnSO4를 사용하여 가역적인 무취증 혹은 심한 후각감퇴 마우스를 만들 수 있다. 특히 1%, 100 μl ZnSO4 용액의 비내 점적은 후각신경과 후구에 대해 이차적인 조직학적 영향을 미치지 않으면서도 후각상피에서 후구까지의 모든 전달을 효과적으로 완전히 파괴한다. 


REFERENCES

  1. Caggiano M, Kauer JS, Hunter DD. Globose basal cells are neuronal progenitors in the olfactory epithelium: A lineage analysis using a replication-incompetent retrovirus. Neuron 1994;13:339-52. 

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