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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 41(6); 1998 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(6): 696-702.
A Study on the Proliferative Activity of the Squamous Epithelium of the Cholesteatoma Using Argyrophilic Nucleolar Organizer Regions.
Byung Hoon Jun, Hee Seob Jung, Chin Soon Chang, Sang Pil Yoon, Ik Su Choi, Gyae Yong Song
1Department of Otolaryngology, Seoul Paik Hospital, College of Medicine, Inje University, Seoul, Korea. cochlea@unitel.co.kr
2Department of Pathology, College of Medicine, Chung-Ang University, Seoul, Korea.
Argyrophilic Nucleolar Organizer Regions를 이용한 진주종 편평상피세포의 증식능에 관한 연구
전병훈1 · 정희섭1 · 장진순1 · 윤상필1 · 최익수1 · 송계용2
인제대학교 의과대학 서울백병원 이비인후과학교실1;중앙대학교 의과대학 병리학교실2;
주제어: 진주종증식능AgNORs.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
The Nucleolar organizer regions (NORs) are one of markers of cellular proliferation. Because the NORs can be visualized by a silver staining technique, the NORs are called the argyrophilic nucleolar organizer regions (AgNORs). The expression patterns of proliferative markers have been reported in the cholesteatoma, but the AgNORs have not been studied in the cholesteatoma. We investigated the proliferative activities of the cholesteatoma by the AgNORs and the usefulness of the AgNORs as a proliferative index in the cholesteatoma.
MATERIALS AND METHODS:
We assessed 5 postauricular skin samples and 20 cholesteatoma specimens by the numbers of the total AgNORs and the large AgNORs (large AgNOR means a diameter of over 6 nm) in high power fields and each cell. And the total areas of the AgNORs in high power fields (HPF) were calculated.
RESULTS:
The numbers of the large AgNORs in HPF, the numbers of AgNORs in each cell and the total areas of the AgNORs in HPF of the cholesteatoma were higher than those of the controls (p<0.05). In the cholesteatoma, the numbers of the large AgNORs and the total areas of the AgNORs in HPF were the highest in the keratinizing squamous epithelium of thick portion followed by the non-keratinizing squamous epithelium, and the keratinizing epithelium of thin portion. The numbers of the large AgNORs in each cell of the basal and superficial layers were the highest in the thick keratinizing squamous epithelium. In the suprabasal layer, the non-keratinizing squamous epithelium showed higher numbers of the large AgNORs but showed no statistical significance.
CONCLUSION:
1) The proliferative capacity of the epithelium of cholesteatoma is reactive proliferative status. 2) The proliferative activity is varied with the differentiation status of the squamous epithelium in the cholesteatoma.
Keywords: CholesteatomaProliferative activityAgNORs
서론 중이진주종(이하 진주종)은 빠른 증식과 골파괴성질 때문에 적극적인 수술적 치료가 필요한데, 만약 수술중 작은 조각의 진주종조직이라도 남으면, 재발하는 특징이 있는 질환이다. 악성종양에서는 진단, 악성도, 예후 및 병기와 관련되어 있는 세포의 증식능의 정도를 측정할 수 있는 여러 가지 방법들이 소개되어 있고, 진주종에서도 각질형성 상피세포의 증식능을 알아보고자 하는 시도가 있지만 아직 부족한 실정이다. 진주종상피세포의 증식능에 관한 연구는 다른 악성종양세포와는 달리 임상적 진행소견과의 연관성이 부족할 뿐 아니라, 정량적인 방법을 사용하지 않아 객관적인 결과를 제시하지 못했고, 통계적 검증을 거치지 않은 연구가 대부분이었다.1) 진주종 상피세포에서 면역조직화학적 염색으로 증식표지자인 epidermal growth factor-α (이하 EGF-α), epidermal growth factor receptor(이하 EGFR), p53, proliferating cell nulear antigen(이하 PCNA) 그리고 Ki-67의 발현을 비교한 결과, 진주종상피에서 정상피부 상피에 비해 더 많이 발현되었다. 반면 진주종은 부위별로 상피층의 두께나 편평상피의 성질이 다른 것이 공존하며, 상피별 발현 양상도 다름이 보고된 바 있으나,2) 통계적 방법을 통한 좀 더 객관적인 검증이 필요하리라 생각되었다. 세포 증식표지자중 nucleolar organizer regions(이하 NORs)은 은에 검은색으로 착색되는 호은성 때문에 argyrophilic NORs(이하 AgNORs)이라고 불리고 있다. AgNORs은 ribosomal RNA가 전사되는 DNA 고리(loops)로서 주로 acrocentric chromosome인 13, 14, 15, 21, 22 염색체의 단완에 존재하여 이론상으로 한 세포당 20개가 있다.3) AgNORs은 전사에 필요한 RNA polymerase 1, C23, B23과 같은 산성 단백질4)5)과 연결되어 있어 이 부위가 은과 반응하여 검은색 착색을 일으키게 된다. 정상세포에서는 작고 강하게 뭉쳐져 있어, 개개의 AgNORs을 구별하기 어려우나, 증식하는 세포에서는 산개되면서 크기가 커지고 각각의 AgNOR의 구별과 계측이 가능해져6) 염색된 세포의 수뿐 아니라 면적 등을 이용하여 증식능을 측정함으로써 통계적 검증이 가능하다. AgNORs은 전립선암, 유방암, 악성림프종 등 많은 악성 종양에서 연구되고 있으며, 다형성선종(pleomorphic adenoma)과 같은 양성 증식성 질환에서 연구된 바 있으나9) 진주종에서는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 진주종의 편평상피세포에서 AgNORs을 형태계측학적으로 관찰하고 통계적 분석을 통하여 진주종 상피세포에서의 AgNORs의 발현양상과 세포의 증식능을 알아보고자 하였다. 재료 및 방법 재료 인제대학교 부속서울백병원 이비인후과에서 중이 수술시 얻은 진주종 상피를 광학 현미경하에 검색하여 상피성분이 많고, 표본 상태가 좋은 20예를 선택하였고, 대조군으로는 정상 후이개 상피 5예를 대상으로 하였다. 방법 AgNORs의 염색방법 얻어진 진주종의 일부와 후이개상피는 10% formalin용액에 고정시킨 후 탈수 및 파라핀에 포매 처리한 후 5 μm로 절편하였다. Poly L-lysine을 처리한 슬라이드위에 조직 절편을 부착시키고 xylene으로 파라핀 제거후 alcohol로 함수시켰다. 조직내 내인성 과산화효소에 의한 반응을 없애기 위해 0.5% H 2O 2에 상온에서 10분간 반응시켰으며, 비특이적인 단백반응을 없애기 위해서 정상 돼지 혈청과 상온에서 30분간 반응시켰다. 슬라이드 위로 colloidal silver nitrate 용액(Japan, Kojima Ltd, Silver Nitrate )을 도포한 후 빛을 차단하고, 실온에서 40분간 반응시킨 다음, 증류수로 세척하고 건조킨 후 카나다 발삼으로 봉입하였다. 관찰방법 및 판정 관찰 방법은 각 상피의 아래층을 형성하는 기저층, 제일 윗부분 두 층의 세포층을 표층, 그리고 기저층과 표층 사이를 기저직상층으로 구분하여 핵내 AgNORs의 양성부위를 관찰하였다. 또한 표층 상부에 과립층이 있는 각질형 상피와 과립층이 없는 비각질형 상피로 나누었고, 세포층이 5층 이상인 두꺼운 부위 부위와 세포층이 5층 미만인 얇은 부위 부위로 나누었는데, 비각질형 상피는 모두 5층 이상의 두꺼운 부위 세포층을 형성하고 있었다. 모든 판정은 단위면적 즉, 광학 현미경의 1,000배 고배율 시야에서 각례당 2회 사진 촬영 후 다시 5배 확대 인화하여 시행하였다. AgNORs의 면적은 전체 인화한 사진상에서 검은색으로 염색된 부위를 1 mm 2로 구획된 얇은 습자 모눈 종이 위에서 그 겹친 부위의 칸 수를 헤아려 이를 단위면적당 AgNORs의 총면적으로, AgNORs의 수는 세 번 판독하여 평균으로 하여 이를 단위면적당 AgNORs의 총수로, 직경 6 μm이상으로 염색된 AgNORs을 ‘큰 AgNORs’로 분류하여7) 위와 같은 방법으로 그 면적과 수를 계산하였으며(이를 각각 단위면적당 큰 AgNORs의 총 면적, 단위면적당 큰 AgNORs의 총수로 함), 또한 100개의 세포에서 AgNORs의 평균수를 구하였다. 모든 결과는 평균과 표준편차를 구하였고, 각 세포층별로 대조군과 진주종의 두꺼운 부위 각질형 상피, 얇은 부위 각질형 상피, 비각질형 상피간의 차이를 ANOVA와 Kruskal-Weillis test로 통계적 검증을 실시하였다. 결과 단위면적당 AgNORs의 총면적 단위면적에서 차지하는 AgNORs의 면적은 Table 1과 같았다. 정상 후이개 상피(Fig. 1)에 비해 진주종 상피층에서 보다 넓은 면적을 가지고 있었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 진주종에서는 두꺼운 부위 각질형 상피(Fig. 2), 비각질형 상피(Fig. 3) 그리고 얇은 부위 각질형 상피(Fig. 4) 순으로 넓은 면적을 보였다. 세포층 별로는 두꺼운 부위 각질형 상피와 얇은 부위 각질형 상피에서는 기저층이 각각 246.7±5.53과 124.0±6.26으로 가장 넓은 면적을 보였고, 다음으로 기저직상층 그리고 표층의 순이였으나, 비각질형 상피에서는 211.6±8.16을 보인 기저직상층에서 가장 넓은 면적을 보였다. 통계적으로 기저층에서는 모든 상피간의 차이가 인정되었으나(p<0.05), 기저직상층과 표층에서는 두꺼운 부위 각질형 상피와 비각질형 상피간의 차이는 유의하지 않았다. 단위면적당 AgNORs의 총수 단위면적당 관찰되는 AgNORs의 총수는 Table 2와 같았다. 정상 후이개 상피에 비해 진주종 상피의 모든 세포층에서 보다 많은 AgNORs 총수를 가지고 있었으나, 대조군과 진주종상피간의 표층에서만 통계적으로 유의한 차이를 보였고(p<0.05), 기저층과 기저직상층에선 그 차이가 통계적 유의성은 보이지 않았다. 진주종의 각 상피별로는 기저직상층과 표층에선 두꺼운 부위 각질형 상피, 비각질형 상피, 그리고 얇은 부위 각질형 상피 순으로 많은 수의 AgNORs을 가지고 있었으나, 기저층에선 비각질형 상피, 두꺼운 부위 각질형 상피, 그리고 얇은 부위 각질형 상피 순으로 많은 수의 AgNORs을 가지고 있었다. 각 상피간의 AgNORs의 차이는 역시 표층에서만 통계적으로 유의한 차이를 보였고, 기저층과 기저직상층에선 유의한 차이를 보이지 않았다. 단위면적당 큰 AgNORs의 수 단위면적당 큰 AgNORs의 수는 Table 3와 같았다. 정상 후이개 상피에 비해 진주종 상피의 모든 세포층에서 보다 많은 큰 AgNORs을 가지고 있었으며, 두꺼운 부위 각질형 상피와 비각질형 상피는 대조군과 통계적으로 유의한 차이를 보였으나(p<0.05), 얇은 부위 각질형 상피에서는 유의한 차이를 보이지 않았다. 진주종의 각 상피별로는 기저층과 기저직상층에선 두꺼운 부위 각질형 상피, 비각질형 상피 그리고 얇은 부위 각질형 상피 순으로 많은 수의 큰 AgNORs을 가지고 있었고, 이는 통계적으로 유의한 차이였으나(p<0.05), 표층에선 통계적 유의성이 없었다. 두꺼운 부위 각질형 상피와 비각질형 상피의 세포층별로는 기저층에서 각각 22.3±11.0과 14.4±7.99로 가장 많았고, 다음으로 기저직상층, 표층의 순이였으나, 얇은 부위 각질형에서는 9.0±5.68을 보인 기저직상층, 2.6±2.82의 기저층 그리고 0.8±0.83의 표층 순이였다. 각 세포당 AgNORs의 평균수 각 세포당 AgNORs의 평균수는 Table 4와 같았다. 기저층과 기저직상층에선 두꺼운 부위 각질형 상피와 비각질형 상피는 대조군보다 오히려 적었으며, 표층에서만 각상피세포당 정상 후이개 상피에 비해 진주종 상피의 모든 상피에서 많은 AgNORs을 가지고 있었으나 통계적 유의성은 없었다. 각 세포당 큰 AgNORs의 수 각 세포당 큰 AgNORs의 수는 Table 4와 같았다. 정상 후이개 상피에 비해 진주종 상피에서 얇은 부위 각질형 상피(Fig. 4)의 표층을 제외한 모든 상피의 세포층에서 각 세포당보다 많은 큰 AgNORs을 가지고 있었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 진주종의 각 상피별로는 기저층과 표층에선 비각질형 상피가 가장 많은 수의 큰 AgNORs을 가지고 있었고, 기저직상층에서는 두꺼운 부위 각질형 상피가 가장 많았으나 세포층의 두께에 따른 각질형 상피간의 차이는 통계적 유의성이 없었고, 표층에선 모든 상피간에서도 통계적 유의성은 없었다. 고찰 조직학적으로 세포의 증식능은 어떤 질환의 행동양식을 반영하므로 악성종양의 전이능, 재발성, 악성도, 병기 및 예후와 관련되어 세포의 증식능의 측정에 관한 많은 연구가 있어 왔고, 건선(psoriasis)과 같은 양성 증식성 질환에서도 병태생리의 이해와 임상적 적용을 위해 많은 연구가 시도되고 있다. 세포의 증식능을 측정하는 여러 방법으로는 mitotic index, thymidine labelling index와 bromdeoxyuridine labelling index 등이 있다.7) 그 외에도 DN-A의 함량을 측정하는 flow cytometry가 있으며 세포주기에 따라 발현되어 증식에 관여하는 물질의 항원들에 대한 항체를 이용한 면역조직화학적인 방법 등이 있는데, 각 방법마다 장단점을 가지고 있다. 면역조직화학적 증식표지자는 판독하는 방법에 따라 관찰자가 주관적으로 염색 강도로 판정할 수 있는 것과, 각 세포내에 염색된 핵이나 세포 수를 계산할 수 있는 경우로 나뉠 수 있다. 염색의 강도로 판독되는 증식표지자로 epidermal growth factor,10) epidermal growth factor receptor,10) transforming growth factor-α11) 등과 cytokeratine 중 증식과 연관이 있는 것으로 알려져 있는 6번과 16번이 진주종에서 연구되었다.12) 이외에도 colony stimulating factor,13) parathyroid hormone-related protein,14) lymphotoxin15) 등과 같은 여러 종류의 cytokine이 진주종에서의 발현되는 양식과 배양된 각질형성 상피세포에서의 역할에 대한 연구가 보고되었다. 상기의 표지자들은 판정의 기준이 주관적이고 통계적 검증이 불가능한 단점을 가지고 있다. 염색된 세포와 핵을 계산할 수 있는 증식표지자로는 Ki-67, proliferating cell nuclear antigen(이하 PCNA) 등이 있는데 정량화할 수 있어 통계적 검증이 가능한 장점을 가지고 있다. Ki-67의 경우 Mayot 15)가 진주종에 응용하여 진주종 상피가 간질내로 함입되어 마치 피부의 상피능(rete ridge)과 같은 부위에서 과발현되어 이 부위가 진주종 생성의 주요 부위라고 주장하였지만 실제 염색된 세포수를 계산하지는 않았고, Ergun 등16)은 진주종에서 면역조직화학적인 방법으로 collagen IV와 같이 Ki-67의 발현을 관찰하여 진주종이 과증식 상태임을 보고하였다. 면역조직화학적 증식표지자들은 각 표지자들이 가지고 있는 고유의 역할에 따라 다양한 의미의 도출이 가능하고, 조직의 손상없이 관찰 가능하다는 면에서 AgNORs과 유사한 특징을 가지고 있으나 AgNORs은 다른 면역조직화학적 증식표지자들보다 염색법이 간편하고 가격이 싸다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 사용한 증식표지자인 AgNORs은 간단한 은염색에 의해 검은색으로 착색되어 관찰되는데, Ploton 등18)에 의해 소개된 AgNORs에 대한 은염색법은 간편하게 통상적인 병리표본에서 쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다. 정상세포에서는 작고 강하게 뭉쳐져 있어 개개의 AgNORs을 구별할 수 없으며, 증식하는 세포에서 산개되어 크기가 커지고 각각의 AgNOR의 구별도 가능해진다.4)5) 판독은 주로 고배율에서 염색된 세포의 수나, 한 세포내 존재하는 AgNORs의 수를 계산하는 것과 AgNORs의 면적을 계산하는 방법이 사용되고 있고, Baak7)에 의하면 NOR의 평균 면적이 6 μm 2인 경우가 유관암의 악성도가 증가하여 환자의 생존율이 의의있게 감소함을 보고한 바 있다. 본 연구에서 1,000배 현미경 시야에서 단위면적당 AgNORs의 총수를 계산한 것이나, 각 세포당 AgNORs의 총수을 계산한 것은 통계적 의의가 없고, 단위면적에서 AgNORs의 총면적을 계산한 것과, 6 μm 이상의 직경을 가지는 큰 AgNORs의 수를 계산한 것은 대조군과 진주종의 차이가 통계적 유의성을 보여서 AgNORs의 총면적과 크기가 세포증식증의 지표가 될 수 있음을 알 수 있었다. 대체로 진주종의 두꺼운 부위 각질형 상피에서 가장 많은 AgNORs을 관찰할 수 있었고, 비각질형 상피, 그리고 얇은 부위 각질형 상피의 순으로 나타났으나 판독하는 방법에 따라 결과에 약간의 차이가 있었는데, 각 세포당 큰 AgNORs의 경우에서는 비각질형 상피에서 가장 많은 AgNORs이 관찰되었다. 또한 얇은 부위 각질형 상피와 다른 두 상피간에 통계적으로 유의한 차이를 보였고, 두꺼운 부위 부위 각질형 상피와 비각질형 상피 사이에는 그 차이가 통계적인 유의성이 없었다. 이는 각질화 여부보다는 세포층의 두께가 세포 증식능에 중요한 변수이며, 진주종은 부위별로 비균질적인 성장 속도를 가지고 있는 것으로, Bujia 등10)의 면역조직학적 연구에서 주장한 진주종의 비균질적 성장이나, 저자들의 이전의 면역조직학적 연구2)와 일치하는 소견이라 생각되었다. AgNORs의 면적을 이용한 판독에서 통계적인 유의성이 상피별로, 그리고 세포층별로 명확하게 나타났으나 판독시 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다. 또한 평소 뭉쳐져 있던 AgNORs이 세포분열시 산개하는 특징을 보이는데, 개개의 AgNORs이 완전히 산개되어 10개 이상의 AgNORs이 구별 가능한 세포를 진주종의 두꺼운 부위 부위 각질형 상피나 비각질형 상피내에서 관찰할 수 있었고, 대조군이나 얇은 부위 각질형 상피에서는 관찰할 수 없었다(Figs. 1 and 4). 이는 AgNORs을 계산하여 얻은 결과와 일치하는 소견으로, 대조군과 얇은 부위 각질형 상피가 상대적으로 감소된 증식능을 나타내는 것으로 사료되었다. 진주종에서 PCNA와 Ki-67 등의 발현을 관찰한 저자들의 이전의 연구2)에서 PCNA의 경우, 역시 두꺼운 부위 부위 각질형 상피에서 가장 많은 발현을 보였고, 비각질형상피, 그리고 얇은 부위 각질형상피의 순이였는데, 이는 AgNORs과 비슷한 양상으로 두 표지자간에 밀접한 상관관계를 나타내었다. Ki-67도 두꺼운 부위 부위 각질형 상피에서 가장 많은 발현을 보인점은 AgNORs과 유사하나, 비각질형 상피와 얇은 부위 각질형 상피는 비슷하여 차이를 보였다. 세포층별로 보았을 때, Ki-67은 기저층과 기저직상층이 비슷하여 AgNORs과 유사하였고, PCNA의 경우 기저직상층이 많은 발현을 나타내어 차이를 보였다. 관찰자간의 오차와 재생산성의 오차를 줄이기 위해 최근에 computer-assisted image analyzer를 이용한 AgNORs수와 면적의 계산으로 보다 객관적인 연구들이 보고되고 있으나,19) 이 방법 역시 대상의 선택에 있어서 판독자의 주관에 의한 오차의 가능성은 여전히 존재하고 있다. 다른 암종에서 bromodeoxyuridine, Ki-67, PCNA와 AgNORs의 상관관계가 연구되고 있으나 아직 논란의 여지가 있다.20) 본 연구는 증식표지자의 발현을 관찰한 진주종의 증식능에 관한 연구중 AgNORs의 형태계측을 이용한 정량적이며, 통계적 검증을 거쳐 AgNORs의 단위면적당 차지하는 총면적이나 큰 AgNORs이 의미를 나타내는 것으로 나타나 진주종상피의 증식능을 연구하는데 지표로 사용될 수 있다고 생각하였다. 이러한 계속적인 진주종내 상피의 증식은 계속적인 염증과 더 나아가 주변조직 특히 골조직의 파괴에도 관여하는 진주종의 생물학적 성상을 이해하는데 도움이 되는 비교적 염색이 용이한 지표가 될 수 있으리라고 추정된다. 결론 증식하는 세포에서 많이 나타나는 것으로 알려져 있는 AgNORs에 대한 은염색을 진주종에서 시도하여 상피세포핵내 AgNORs의 총면적, 총수, 크기 등에 대하여 형태계측을 시행하고 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 진주종상피에서 단위면적당 AgNORs의 총면적, 총수, 큰 AgNORs의 수가 대조군에 비하여 일부 통계적으로 유의하게 나타났다.진주종 상피의 부위에 따른 AgNORs의 총면적과 6 μm이상의 크기가 유의하게 나타났으나 총수나 세포당 평균면적 등에서는 유의성이 나타나지 않았다. 진주종의 두꺼운 부위 각질형 상피와 비각질형 상피가 얇은 부위 각질형 상피에 비해 상대적인 증식 상태였고, 기저층뿐만 아니라 기저직상층에서 강한 증식능을 가지고 있었으며 표층에서도 약간의 증식능을 보였다. 이상의 AgNORs의 측정결과 볼 때, 진주종을 구성하는 편평상피세포는 증식능이 정상상피에 비하여 좀 더 높은 상태에 있었고, 그 증식능은 편평상피의 분화상태와 부위에 따라 다르다는 것을 알 수 있었으며, 또한 세포의 증식능을 분석하는 지표로는 AgNORs의 총면적과 크기를 계측하는 것이 진주종 증식능의 측정에 도움을 줄 수 있다고 생각되었다.
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