전신 X-선 조사 후 마우스의 대동맥 혈구에서 SEM을 이용한 프로폴리스의 방사선방어효과 연구 Radioprotective Effect of Propolis on the Blood Corpuscle of a Mouse by SEM after X-irradiation on the Whole Body원문보기
선형가속기를 이용한 X-선 5Gy를 마우스 모델에 전신 조사 후 백혈구, 적혈구, 혈소판을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 또한 프로폴리스를 복강 주사 후 혈구들의 방사선 방어효과를 알아보았다. 혈구의 미세구조 관찰에서는 외관상 방사선 조사한 실험군에서 수가 줄어들었으며, 조사 후 10일에서 20일로 경과함에 따라 혈구의 엉김이 관찰되었다. 적혈구에서는 표면이 균열이 생기고 깨어진 형태와 변성구상적혈구들이 관찰되었다. 백혈구는 방사선조사군에서 혈구의 크기가 줄어들었으며, 가장자리 미융모들의 크기와 수가 대조군 보다 작은 것으로 관찰되었다. 프로폴리스 투여 후 방사선 조사군에서는 혈구들이 대조군과 유사한 형태로 확인되었다.
선형가속기를 이용한 X-선 5Gy를 마우스 모델에 전신 조사 후 백혈구, 적혈구, 혈소판을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 또한 프로폴리스를 복강 주사 후 혈구들의 방사선 방어효과를 알아보았다. 혈구의 미세구조 관찰에서는 외관상 방사선 조사한 실험군에서 수가 줄어들었으며, 조사 후 10일에서 20일로 경과함에 따라 혈구의 엉김이 관찰되었다. 적혈구에서는 표면이 균열이 생기고 깨어진 형태와 변성구상적혈구들이 관찰되었다. 백혈구는 방사선조사군에서 혈구의 크기가 줄어들었으며, 가장자리 미융모들의 크기와 수가 대조군 보다 작은 것으로 관찰되었다. 프로폴리스 투여 후 방사선 조사군에서는 혈구들이 대조군과 유사한 형태로 확인되었다.
After x-ray 5Gy radiation on the whole body of a mouse using a linear accelerator, its leucocyte, erythrocyte, and platelet were observed by SEM. Also, after injecting propolis into the abdominal cavity, the radio-protective effect of blood corpuscles was studied. The observation of micromorphology ...
After x-ray 5Gy radiation on the whole body of a mouse using a linear accelerator, its leucocyte, erythrocyte, and platelet were observed by SEM. Also, after injecting propolis into the abdominal cavity, the radio-protective effect of blood corpuscles was studied. The observation of micromorphology in blood corpuscles revealed that the number of leukocyte, erythrocyte, and thrombocyte decreased in the experimental group and the lump got together in blood corpuscles after 10 and 20 days. In RBC, crack or break on the surface and poikilosperocytes were observed. In the irradiation group, the size of leucocytes was smaller than that in control group and the number of villus at the verge substantially decreased. The blood corpuscles in the propolis group, however, had the similar results to control group.
After x-ray 5Gy radiation on the whole body of a mouse using a linear accelerator, its leucocyte, erythrocyte, and platelet were observed by SEM. Also, after injecting propolis into the abdominal cavity, the radio-protective effect of blood corpuscles was studied. The observation of micromorphology in blood corpuscles revealed that the number of leukocyte, erythrocyte, and thrombocyte decreased in the experimental group and the lump got together in blood corpuscles after 10 and 20 days. In RBC, crack or break on the surface and poikilosperocytes were observed. In the irradiation group, the size of leucocytes was smaller than that in control group and the number of villus at the verge substantially decreased. The blood corpuscles in the propolis group, however, had the similar results to control group.
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문제 정의
지금까지는 액체 시료의 전처리에 대한 어려움으로 주사전자현미경적 연구가 부족하였으나 최근 새로운 기법과 과학기술의 도입으로 초미세구조를 관찰할 수 있게 되었다. 따라서 본 연구는 기존연구에서 항산화 및 방사선 방어효과가 있는 것으로 밝혀진 프로폴리스를7) 마우스 모델에 복강 투여하여 방사선에 대한 혈구의 형태를 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscopy: SEM)을 이용하여 관찰하고, 병리학적 이해와 혈구 세포의 방사선 방어기작을 알아보고자 하였다.
그러나 치료용 방사선을 이용한 생체 이용에 관한 혈구의 전자현미경적 미세구조 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 방사선 조사에 의한 혈구의 미세구조 관찰과 더불어 방사선 방어 효과 알아보기 위해 프로폴리스를 마우스의 복강으로 정량 투여한 후 혈구 형태를 조사하였다.
본 연구는 방사선에 의한 미세 혈구 세포의 손상을 조직학적으로 연구하고자 주사전자현미경으로 관찰하였다. 방사선 에너지는 선형가속기의 X-선 5 Gy을 마우스 모델에 전신 조사한 군과 프로폴리스를 복강 주사 후 5 Gy 조사한 군으로 나누어 대동맥에서 얻은 혈구의 형태를 연구하였다.
제안 방법
이후 freeze dryer(EYELA, FD1000, Japan)를 사용하여 동결 건조한 후 stove에 부착 하여 관찰하였다. 모든 단계에서 centrifuge(Hanil, Micro-12, Korea)을 사용하여 3,000rpm으로 3분간 분획화한 후 pellet 부분을 사용하였으며, gold coating하여 SEM(Hitachi, S-2500C, Japan)을 통하여 관찰하였다.
본 연구는 방사선에 의한 미세 혈구 세포의 손상을 조직학적으로 연구하고자 주사전자현미경으로 관찰하였다. 방사선 에너지는 선형가속기의 X-선 5 Gy을 마우스 모델에 전신 조사한 군과 프로폴리스를 복강 주사 후 5 Gy 조사한 군으로 나누어 대동맥에서 얻은 혈구의 형태를 연구하였다. 적혈구의 미세구조 관찰에서는 방사선 조사한 실험군에서 조사 후 10일에서 20일로 경과함에 따라 혈구의 엉김이 관찰되었고 크기가 대조군과 비교해 도우넛 모양을 하지 않은 작은 구형이 관찰되었다.
5cm으로 대향2문 조사를 실시하였다. 방사선 조사 후 10일 20일 간격으로 혈구세포를 관찰하였다.
방사선 조사는 선형가속기(Clinac 21 EX, USE)를 사용하였으며, 특수 제작한 가로 20cm×세로 20cm 크기의 아크릴 case에 마우스를 4마리씩 분리하여 윗 위면을 덮개로 고정한 후 마취를 하지 않고 X-선을 조사하였다.
추출물은 왁스성분을 제거하기 위하여-20℃에서 48시간 냉동 보관 후 반복 여과하여 얻은 추출물을 프로폴리스 농도 측정기(PROEM HB-62, Korea)를 이용하여 40%의 프로폴리스를 제조하여 사용하였다. 실험동물에 투여는 프로폴리스 200㎍을 생리식염수 800㎍에 희석하여 1,000 ㎍을 복강으로 투여하였다.
실험동물을 4시간 절식시킨 다음 Diethyl Ether 25 ㎖를 거즈가 깔린 비이커에 넣고 1분 20초 동안 전신 마취를 시행한 후 복강을 절개하여 복부 대동맥에서 혈액시료를 얻은 후 시료로 사용하였다.
다음 OSO4에서 후고정한 후 70%~100% ethanol에 탈수 과정을 거친 후 t-butyl alcohol로 치환하였다. 이후 freeze dryer(EYELA, FD1000, Japan)를 사용하여 동결 건조한 후 stove에 부착 하여 관찰하였다. 모든 단계에서 centrifuge(Hanil, Micro-12, Korea)을 사용하여 3,000rpm으로 3분간 분획화한 후 pellet 부분을 사용하였으며, gold coating하여 SEM(Hitachi, S-2500C, Japan)을 통하여 관찰하였다.
실험에 사용한 프로폴리스는 경북 북부지역에서 채취한 양봉 봉교를 80% ethanol에 교반하여 숙성과정을 거쳐 추출하였다. 추출물은 왁스성분을 제거하기 위하여-20℃에서 48시간 냉동 보관 후 반복 여과하여 얻은 추출물을 프로폴리스 농도 측정기(PROEM HB-62, Korea)를 이용하여 40%의 프로폴리스를 제조하여 사용하였다. 실험동물에 투여는 프로폴리스 200㎍을 생리식염수 800㎍에 희석하여 1,000 ㎍을 복강으로 투여하였다.
혈구세포들은 대동맥에서 얻은 혈액을 분리 후 SEM으로 관찰하였다. 5 Gy 방사선 조사 후 10일과 20일된 실험군의 관찰에서는 백혈구가 대조군에 비하여 현저하게 줄어들었으며, 혈구의 크기도 줄어든 것으로 관찰되었다(Fig.
대상 데이터
방사선에너지는 462.8MU(5Gy)로 Depth 2.5cm, Field Size 25cm×25 cm, SSD 97.5cm으로 대향2문 조사를 실시하였다.
본 연구에 사용한 실험동물은 체중 20~25 g의 3~4개월 된 ICR계 수컷 마우스 20마리를 사용하였다. 방사선 조사는 선형가속기(Clinac 21 EX, USE)를 사용하였으며, 특수 제작한 가로 20cm×세로 20cm 크기의 아크릴 case에 마우스를 4마리씩 분리하여 윗 위면을 덮개로 고정한 후 마취를 하지 않고 X-선을 조사하였다.
실험에 사용한 프로폴리스는 경북 북부지역에서 채취한 양봉 봉교를 80% ethanol에 교반하여 숙성과정을 거쳐 추출하였다. 추출물은 왁스성분을 제거하기 위하여-20℃에서 48시간 냉동 보관 후 반복 여과하여 얻은 추출물을 프로폴리스 농도 측정기(PROEM HB-62, Korea)를 이용하여 40%의 프로폴리스를 제조하여 사용하였다.
성능/효과
혈구세포들은 대동맥에서 얻은 혈액을 분리 후 SEM으로 관찰하였다. 5 Gy 방사선 조사 후 10일과 20일된 실험군의 관찰에서는 백혈구가 대조군에 비하여 현저하게 줄어들었으며, 혈구의 크기도 줄어든 것으로 관찰되었다(Fig. 1, Fig. 2). 혈구의 형태 또한 대조군과 비교하여 변형되었으며 크기가 비교적 작고 불규칙한 모양으로 나타났다(Fig.
따라서 본 연구는 방사선 조사 후 기간이 20일로 경과된 실험군에서 적혈구가 깨어지고 균열이 생겼으며, 백혈구의 관찰이 잘되지 않고 크기가 작으며, 한 곳에 엉켜있는 모양들은 방사선에 영향이라고 할 수 있으며 이에 반해 프로폴리스 투여군에서는 혈구 주변에 그물막 등의 엉김현상 없고 적혈구서는 외적인 균열이 없었으며, 병적 모양을 보인 혈구도 줄어든 것으로 나타났다. 또한 백혈구에서도 대조군과 유사한 크기를 보였고 가장자리 미융모들도 정상적으로 관찰되어 방사선에 대한 일정부분 방어효과가 작용하는 것으로 보이며 앞으로 백혈구에 대한 미세 구조 연구가 필요할 것으로 사료된다.
혈구 표면은 균열이 생기고 깨어진 형태가 나타났다. 백혈구는 방사선 조사군에서 크기가 2배정도 작고 수가 현저하게 줄어들었으며, 외부 가장자리에 붙어있는 미융모들의 관찰이 대조군과 많은 차이를 보였다. 혈소판은 조사 후 기간이 지날수록 거대혈소판들이 관찰되었다.
5Gy 조사 후 20일된 실험군에서는 표면에 균열이 생기고 깨어진 적혈구들이 확인되었으며, 일부분의 혈구들은 한 곳에 엉켜있는 모양을 하였다. 병리적인 형태를 보인 적혈구 중 많이 관찰된 것을 보면, 가장자리가 움푹 파였거나 타원 형태를 나타낸 것이 많았으며 악성빈혈 등에서 확인되는 비대칭 거대 적혈구와 변성구상적혈구들도 관찰되었다(Fig. 2 B, C). 또한 퇴화된 세포에서 나타나는 작고 변형된 모양을 한 혈구도 관찰되었다.
일반적으로 적혈구나 형질구의 핵은 모든 성숙단계에서 둥글어 지지만 대사적 이상이나 미성숙 세포들에서는 불완전한 형태를 보인다. 본 실험에서도 5Gy 방사선 조사 후 10일과 20일군의 혈구세포에서 형태가 불규칙하고 한 곳에 엉켜있는 모습들이 관찰된 것으로 보아 방사선에 민감한 미성숙세포들이 일정부분 영향을 받은 것으로 사료된다. 또한 병적인 상태나 악성빈혈과 철 결핍성 빈혈에서는 세포 내에 혈색소가 부적당하게 형성되어 성숙단계가 흐트러지게 된다.
. 본 실험에서도 5Gy 조사 후 10일과 20일된 실험군에서 백혈구의 수가 대조군에 비하여 감소한 것으로 관찰되었으며, 혈구의 형태는 변형되고 크기는 작고 불규칙한 모양으로 관찰되었다. 일반적으로 적혈구나 형질구의 핵은 모든 성숙단계에서 둥글어 지지만 대사적 이상이나 미성숙 세포들에서는 불완전한 형태를 보인다.
또한 병적인 상태나 악성빈혈과 철 결핍성 빈혈에서는 세포 내에 혈색소가 부적당하게 형성되어 성숙단계가 흐트러지게 된다. 본 연구에서는 특히 적혈구에 많은 이상변화를 관찰할 수 있었으며 이와 같은 결과는 방사선이 조직에서 물과 상호작용을 하여 free radical을 형성하는 기전 때문에 비교적 산소가 많은 적혈구에서 형태 이상이 증가된 것으로 보여진다.
방사선 에너지는 선형가속기의 X-선 5 Gy을 마우스 모델에 전신 조사한 군과 프로폴리스를 복강 주사 후 5 Gy 조사한 군으로 나누어 대동맥에서 얻은 혈구의 형태를 연구하였다. 적혈구의 미세구조 관찰에서는 방사선 조사한 실험군에서 조사 후 10일에서 20일로 경과함에 따라 혈구의 엉김이 관찰되었고 크기가 대조군과 비교해 도우넛 모양을 하지 않은 작은 구형이 관찰되었다. 또한 병리적인 형태를 보이는 변성구상적혈구와 삼각형 모양을 하는 혈구들이 확인되었고, 주변에는 막 형태를 보인 환영의 그물도 관찰되었다.
혈소판은 조사 후 기간이 지날수록 거대혈소판들이 관찰되었다. 프로폴리스 복강 주사한 실험군에서는 백혈구는 정상적인 크기와 미융도들이 대조군과 유사하게 보였으며, 적혈구도 일정한 분포로 정상적인 모양을 확인할 수 있었다. 따라서 방사선에 대한 혈구의 손상은 조사 후 기간이 경과할수록 심하였으며, 프로폴리스 투여군에서는 대조군과 유사한 형태로 관찰되었다.
프로폴리스 복강 투여 후 10일과 20일 경과된 혈구를 대조군과 비교해 보면 10일에서는 적혈구의 수가 대조군에 비해 큰 차이는 없었으나 조밀한 형태로 보였으며, 가장자리에서도 일정하게 매끈한 모양으로 관찰되었다. 20일 경과한 관찰에서는 백혈구의 미융모들이 더욱 선명하게 관찰되었고, 병적 모양을 보인 특이적인 적혈구의 관찰은 많이 줄어든 것으로 확인되었다(Fig.
하지만 방사선만 조사한 관찰에서는 10일과 20일 모두에서 혈구들이 한 곳에 응집되어 엉켜 있었다. 프로폴리스 투여 후 혈구의 수에 따른 변화는 대조군과 비교시 소량 줄어든 것으로 나타났으나 방사선만 조사한 실험군 보다는 많이 관찰되었다. 더불어 혈구 표면에 형성된 환형의 그물막 구조물들도 프로폴리스 투여군에서는 확인되지 않았다.
하지만 백혈구의 표면상 관찰로는 호중구, 호염기구, 호산구의 구별은 확인되지 않았다. 혈소판은 5 Gy 조사 후 10일된 실험군에서 다량의 뾰족한 사상체로 보이거나 촉모 같은 돌출물이 많이 관찰되었고(Fig. 2 B), 조사 후 20일된 혈구에서는 퇴행성 현상을 보이는 혈구들도 확인되었다. 전체 혈구들의 방사선 조사에 따른 특징은 혈구 주변에서 막의 형태를 갖는 환영의 그물들이 혈구 표면에서 관찰되었다(Fig.
후속연구
따라서 본 연구는 방사선 조사 후 기간이 20일로 경과된 실험군에서 적혈구가 깨어지고 균열이 생겼으며, 백혈구의 관찰이 잘되지 않고 크기가 작으며, 한 곳에 엉켜있는 모양들은 방사선에 영향이라고 할 수 있으며 이에 반해 프로폴리스 투여군에서는 혈구 주변에 그물막 등의 엉김현상 없고 적혈구서는 외적인 균열이 없었으며, 병적 모양을 보인 혈구도 줄어든 것으로 나타났다. 또한 백혈구에서도 대조군과 유사한 크기를 보였고 가장자리 미융모들도 정상적으로 관찰되어 방사선에 대한 일정부분 방어효과가 작용하는 것으로 보이며 앞으로 백혈구에 대한 미세 구조 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대표적 기작은 어떻게 형성되는가?
전리방사선의 조직 내 손상 기전은 물 분자의 상호 작용에 의해 발생되는 간접효과로 일어난다1). 대표적 기작(mechanism)은 방사선이 H2O에 작용하면 H2O+ +e-로 분리되어 이온기(ion radical)를 생성하고, H2O+는 새로운 물 분자와 반응하여 H3O+와 반응력이 강한 수산기 (OH․ )를 만들어 유리기(free radical)를 형성하게 된다2,3). 생체에 작용하는 유리기는 세포내 DNA의 수소결합을 끊고, 1사슬 절단 및 무기인산유리와 nucleotide의 back bond 분리 등을 일으키게 된다4).
전리방사선의 조직 내 손상 기전는 무엇에 의해 일어나는가?
전리방사선의 조직 내 손상 기전은 물 분자의 상호 작용에 의해 발생되는 간접효과로 일어난다1). 대표적 기작(mechanism)은 방사선이 H2O에 작용하면 H2O+ +e-로 분리되어 이온기(ion radical)를 생성하고, H2O+는 새로운 물 분자와 반응하여 H3O+와 반응력이 강한 수산기 (OH․ )를 만들어 유리기(free radical)를 형성하게 된다2,3).
X-선 5Gy를 마우스 모델에 신 조사 후 백혈구, 적혈구, 혈소판을 주사전자현미경으로 관찰하고, 프로폴리스를 복강 주사 후 혈구들의 방사선 방어효과 실험을 통한 결과는 무엇인가?
또한 프로폴리스를 복강 주사 후 혈구들의 방사선 방어효과를 알아보았다. 혈구의 미세구조 관찰에서는 외관상 방사선 조사한 실험군에서 수가 줄어들었으며, 조사 후 10일에서 20일로 경과함에 따라 혈구의 엉김이 관찰되었다. 적혈구에서는 표면이 균열이 생기고 깨어진 형태와 변성구상적혈구들이 관찰되었다. 백혈구는 방사선조사군에서 혈구의 크기가 줄어들었으며, 가장자리 미융모들의 크기와 수가 대조군 보다 작은 것으로 관찰되었다. 프로폴리스 투여 후 방사선 조사군에서는 혈구들이 대조군과 유사한 형태로 확인되었다.
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