흰쥐에게 ethanol과 xylene을 투여시 간손상 정도를 알아보기 위해 정상적인 S-D계 수컷 흰쥐를 4군으로 나누어 실험을 수행하였다. 생화학적 검사 결과에서 혈청 AST, ALT, LDH활성은 대조군보다 ethanol 투여군, xylene투여군, ethanol+xylene투여군으로 갈수록 활성이 유의하게 증가되었으며, 그 증가율은 ethanol+xylene투여군에서 가장 높게 나타났다. 산화적 손상정도를 알아보기 위한 혈청 MDA함량은 대조군보다 ethanol투여군과 xylene투여군 그리고 ethanol+xylene투여군으로 갈수록 활성이 증가되었으며, 그 증가율은 ethanol+xylene투여군에서 가장 높게 나타났다. 그러나 혈청 ALP는 대조군에 비해 모두 감소하였다. Xylene의 투여시 최종대사산물인 요 중 m-methylhippuric acid는 대조군에 비해 xylene투여군과 ethanol+xylene투여군에서 증가되었으며, 그 증가율은 xylene투여군이 ethanol+xylene투여군보다 더 높게 나타났다. 간 조직검사에서는 xylene투여군은 지방변화를, ethanol+xylene 투여군은 경도~중등도의 괴사와 염증을 보였다. 이상의 혈청학적 검사와 조직학적 검사결과 xylene 단독 투여에 비하여 ethanol과 xylene을 병행 투여했을 때 간손상이 더 크게 초래된 것으로 나타났다.
흰쥐에게 ethanol과 xylene을 투여시 간손상 정도를 알아보기 위해 정상적인 S-D계 수컷 흰쥐를 4군으로 나누어 실험을 수행하였다. 생화학적 검사 결과에서 혈청 AST, ALT, LDH활성은 대조군보다 ethanol 투여군, xylene투여군, ethanol+xylene투여군으로 갈수록 활성이 유의하게 증가되었으며, 그 증가율은 ethanol+xylene투여군에서 가장 높게 나타났다. 산화적 손상정도를 알아보기 위한 혈청 MDA함량은 대조군보다 ethanol투여군과 xylene투여군 그리고 ethanol+xylene투여군으로 갈수록 활성이 증가되었으며, 그 증가율은 ethanol+xylene투여군에서 가장 높게 나타났다. 그러나 혈청 ALP는 대조군에 비해 모두 감소하였다. Xylene의 투여시 최종대사산물인 요 중 m-methylhippuric acid는 대조군에 비해 xylene투여군과 ethanol+xylene투여군에서 증가되었으며, 그 증가율은 xylene투여군이 ethanol+xylene투여군보다 더 높게 나타났다. 간 조직검사에서는 xylene투여군은 지방변화를, ethanol+xylene 투여군은 경도~중등도의 괴사와 염증을 보였다. 이상의 혈청학적 검사와 조직학적 검사결과 xylene 단독 투여에 비하여 ethanol과 xylene을 병행 투여했을 때 간손상이 더 크게 초래된 것으로 나타났다.
To evaluate an effect of liver damage on ethanol and xylene exposure, experiments on normal male rats of the S-D strain were performed in 4 groups. The biochemical results suggest that the ethanol group had significantly higher levels of AST, ALT, LDH and also, the xylene group had notably higher le...
To evaluate an effect of liver damage on ethanol and xylene exposure, experiments on normal male rats of the S-D strain were performed in 4 groups. The biochemical results suggest that the ethanol group had significantly higher levels of AST, ALT, LDH and also, the xylene group had notably higher levels of AST, ALT, LDH along with MMHPA than those of the control groups. The levels of AST, ALT and LDH in the ethanol+xylene group were drastically higher than those in the control, ethanol and xylene groups. But, there were significantly lower ALP levels in the xylene and ethanol+xylene groups than both the control and ethanol groups. The histological features of rat livers treated with alcohol, or xylene proved to be normal. But the rat livers treated with ethanol+xylene showed mild to moderate necrosis and inflammation as well as minimal fatty changes. The results in this experiment suggest that liver functions decreased when medicated together with xylene and ethanol rather than solely with xylene.
To evaluate an effect of liver damage on ethanol and xylene exposure, experiments on normal male rats of the S-D strain were performed in 4 groups. The biochemical results suggest that the ethanol group had significantly higher levels of AST, ALT, LDH and also, the xylene group had notably higher levels of AST, ALT, LDH along with MMHPA than those of the control groups. The levels of AST, ALT and LDH in the ethanol+xylene group were drastically higher than those in the control, ethanol and xylene groups. But, there were significantly lower ALP levels in the xylene and ethanol+xylene groups than both the control and ethanol groups. The histological features of rat livers treated with alcohol, or xylene proved to be normal. But the rat livers treated with ethanol+xylene showed mild to moderate necrosis and inflammation as well as minimal fatty changes. The results in this experiment suggest that liver functions decreased when medicated together with xylene and ethanol rather than solely with xylene.
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문제 정의
따라서 본 연구는 xylene을 취급하는 근로자의 음주는 곧 ethanol과 xylene의 유해물질에 동시 폭로되는 것과 같을 것으로 생각되어 간접적으로 실험동물인 흰쥐에게 ethanol과 xylene을 병행 투여한 후 간기능 검사와 간조직검사를 실시하여 간 손상정도를 비교ㆍ관찰하고자 실시하였다.
알코올 소비 증가와 더불어 산업장에서 유기용제의 사용량은 증가하고 있다. 음주 근로자가 유기용제인 xylen 취급시 간에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험동물 모델인 흰쥐를 통하여 ethanol과 xylene을 병행투여 후 간손상 정도를 비교하고자 실험을 수행하였다.
이에 본 연구자는 전술한 직장인의 음주율 증가와 산업장 xylene의 사용 증가 현실, xylene과 알코올이 각각 간손상을 초래한다는 보고, 그리고 생체의 변동에 따라 유해물질의 손상 정도가 상이하다는 사실들을 통하여 xylene을 취급하는 산업장에서 평소 음주를 하는 근로자의 xylene에 의한 간손상, 즉 xylene과 알코올의 동시 폭로가 간에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다.
제안 방법
4ml씩 1일 1회 4일간 경구로 투여하였다. Xylene군(xylene 투여군)은 xylene을 olive oil과 동량 혼합하여 체중 100g 당 0.15ml씩 아침, 저녁으로 1일 2회 4일간 복강주사 하였으며, 그리고 ethanol+xylene군(ethanol과 xylene 병행투여군)은 ethanol은 체중 100g당 25% ethanol 0.4ml를 1일 1회 4일간 xylene 투여 시 경구투여 하였다. 소변 검체는 모든 실험군의 투여 마지막 날 metabolic cage에 넣어 24시간 소변을 채취하여 m-methylhippuric acid 측정에 이용하였다.
m-methylhippuric acid(이하 MMHPA)는 Shimadzu 사의 CTO-10AC HPLC를 사용하여 측정하였다.
사육실의 온도는 25±1℃, 습도 60±10%를 유지하였으며, 물과 사료의 양은 제한없이 공급하였다. 각 실험군은 olive oil만 주사한 control군(대조군)은 체중 100g당 0.15ml의 olive oil을 아침과 저녁 1일 2회 4일간 복강으로 주사하였으며, ethanol군(ethanol 투여군)은 25%의 ethanol을 0.4ml씩 1일 1회 4일간 경구로 투여하였다. Xylene군(xylene 투여군)은 xylene을 olive oil과 동량 혼합하여 체중 100g 당 0.
간 조직의 일반적인 형태학적 변화를 관찰하기 위해 각 군에서 적출한 흰쥐 간의 중엽을 적출 즉시 10 % formalin액에 고정 후 수세, 탈수, 투명, 침투, 포매 한 후 블록을 제작하였다. 제작한 블록은 4㎛의 절편을 만들어 hematoxylin-eosin 염색하여 광학현미경으로 관찰하였다.
동물의 처치는 효소활성의 일중 변동을 고려하여 일정 시간에 실시할 수 있도록 시간을 조절하였으며, ether 마취하에 복부를 개복한 뒤 복부대동맥으로부터 채혈하여 실혈사 시켰다. 희생된 동물로부터 간을 적출한 다음 생리 식염수로 씻은 후 여지로 압박하여 장기 내에 남아있는 생리식염수를 가능한 모두 제거한 다음 실험에 사용하였다.
간 조직의 일반적인 형태학적 변화를 관찰하기 위해 각 군에서 적출한 흰쥐 간의 중엽을 적출 즉시 10 % formalin액에 고정 후 수세, 탈수, 투명, 침투, 포매 한 후 블록을 제작하였다. 제작한 블록은 4㎛의 절편을 만들어 hematoxylin-eosin 염색하여 광학현미경으로 관찰하였다.
채취한 혈액은 실온에서 30분간 방치한 다음 3,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 혈청을 얻어 AST, ALT, LDH, ALP활성과 MDA 함량 측정용 시료로 사용하였다.
혈청에서 효소활성도 검사는 Hitachi사의 7170A(Japan) 자동화학분석기를 사용하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 동물은 체중 330g 내외의 Sprague-Dawley 종 숫 흰쥐를 사용하였으며, 각 군을 5마리로 하여 4군으로 나누었다. 사육실의 온도는 25±1℃, 습도 60±10%를 유지하였으며, 물과 사료의 양은 제한없이 공급하였다.
동물의 처치는 효소활성의 일중 변동을 고려하여 일정 시간에 실시할 수 있도록 시간을 조절하였으며, ether 마취하에 복부를 개복한 뒤 복부대동맥으로부터 채혈하여 실혈사 시켰다. 희생된 동물로부터 간을 적출한 다음 생리 식염수로 씻은 후 여지로 압박하여 장기 내에 남아있는 생리식염수를 가능한 모두 제거한 다음 실험에 사용하였다.
데이터처리
실험성적의 통계처리는 Student's t-test로 하였으며, 유의수준은 p<0.05이하로 하였다.
이론/모형
간의 산화적 손상정도를 알아보기 위한 MDA는 thiobarbituric acid assay 방법을 사용 하였다.
성능/효과
Ethanol과 xylene을 투여한 다음 간손상의 지표인 막과산화물질인 혈청 MDA 함량을 관찰한 결과 ethanol 투여군보다 xylene 투여군에서 증가하였다. 그리고xylene 단독 투여시보다 ethanol과 xylene의 병행투여시 세포막 과산화물질인 MDA함량이 더 높게 나타나 병행투여로 인한 간 손상이 더 크게 나타났다.
Ethanol과 xylene의 대사과정에서 공통적으로 독성을 가진 중간대사물인 aldehyde가 생성됨을 볼 때 ethanol 및 xylene 투여로 인한 혈중 AST, ALT, LDH 활성도와 혈청 MDA함량 변동이 대조군에 비하여 ethanol군과 xylene군에서 높게 나타나 ethanol과 xylene에 의한 간손상이 이들 중간대사물에 의하여 초래되었음을 알 수 있었다. 또한 이러한 ethanol과 xylene에 의한 간손상의 초래는 이들 두 물질의 중간대사산물인 aldehyde류에 기인된다는 이 등[9]의 보고가 이를 뒷받침해준다.
Ethanol과 xylene을 투여한 다음 간손상의 지표인 막과산화물질인 혈청 MDA 함량을 관찰한 결과 ethanol 투여군보다 xylene 투여군에서 증가하였다. 그리고xylene 단독 투여시보다 ethanol과 xylene의 병행투여시 세포막 과산화물질인 MDA함량이 더 높게 나타나 병행투여로 인한 간 손상이 더 크게 나타났다.
01)를 보여 ethanol과 xylene의 병행투여군에서 가장 높게 나타났다. 따라서 혈청 MDA함량은 ethanol 투여군 보다 xylene군에서, xylene 단독 투여보다 ethanol과 xylene의 병행투여 시 더 높았다[Figure 1].
또한 ethanol과 xylene 병행 투여군의 AST 활성은 대조군에 비해 약 2.0배의 유의한 증가(p<0.05)를 보여 혈청 AST 활성이 가장 높게 관찰되었고, ethanol과 xylene의 병행투여시 AST활성은 xylene 단독투여때보다 19%의 높은 활성을 보였다(p<0.01).
또한 xylene, ethanol, ethanol과 xylene의 병행투여시 혈청 AST와 ALT 활성그리고 혈청 MDA함량이 증가한 것은 ethanol과 xylene의 중간 대사물질인 활성산소에 의한 세포막의 산화로 간세포 손상이 초래되었고, 이때 간 세포속의 주 효소인 AST와 ALT 같은 전이효소와 막 과산화물질인 MDA가 간세포 손상으로 인한 혈중 유출에 의하여 증가한 것으로 사료된다.
이러한 결과는 김 등[21]이 실험실 xylene 농도와 비례하여 검사실 근무자들의 methyl hippuric acid 함량이 비례적으로 높게 나타난다는 보고와, Sakai 등[22]이 보고한 xylene 비 폭로군의 경우 methyl hippuric acid 함량이 5mg/L이하 혹은 전혀 검출되지 않는다는 사실은 본 연구결과에서 xylene을 투여하지 않은 대조군과 ethanol 투여군에서 methyl hippuric acid 함량이 거의 검출되지 않아 타 연구자들의 보고와 일치하였다. 또한 요중 MMHPA 배설량이 에탄올과 xylene 병행투여시 xylene 단독 투여보다 감소한것은 병행투여로 인한 간손상 정도가 심하여 간에서의 xylene 대사가 원활하지 못하여 최종대사물질인 MMHPA의 요중 배설이 감소한 것으로 사료되며, 이는 혈청학적 간기능검사와 조직학적 검사성적에서 xylene 투여때 보다 에탄올과 xylene 병행투여시 간손상이 높게 나타난 결과와 일치된다.
상승작용 및 길항작용으로 화학물질의 생체 내 독성반응이 다양하게 나타날 것이다. 본 실험에서 ethanol과 xylene 투여에 의한 간기능 정도를 검토코자 간손상의 지표인 혈청 AST, ALT, LDH 활성을 비교한 결과 대조군에 비하여 ethanol 투여군, xylene 투여군, ethanol과 xylene 병행 투여군으로 갈수록 혈청 AST, ALT, LDH 활성은 증가를 보여 xylene 단독 투여때보다 ethanol과 xylene 병행투여시 간손상정도가 가장 높게 나타났다.
본 연구에서 xylene 대사의 최종물질인 요 중 m-methylhippuric acid 함량을 측정한 결과 대조군에 비해 ethanol 투여군에서는 변동이 없었으나 xylene 투여군은 111.8배, ethanol과 xylene의 병행투여군에서는 103.0배로 증가하여 요중 MMHPA의 배설 함량은 xylene 단독투여군에서 ethanol과 xylene 병행 투여군보다 높았다. 이러한 결과는 김 등[21]이 실험실 xylene 농도와 비례하여 검사실 근무자들의 methyl hippuric acid 함량이 비례적으로 높게 나타난다는 보고와, Sakai 등[22]이 보고한 xylene 비 폭로군의 경우 methyl hippuric acid 함량이 5mg/L이하 혹은 전혀 검출되지 않는다는 사실은 본 연구결과에서 xylene을 투여하지 않은 대조군과 ethanol 투여군에서 methyl hippuric acid 함량이 거의 검출되지 않아 타 연구자들의 보고와 일치하였다.
이러한 조직검사결과는 ethanol과 xylene 병행투여군이 xylene 투여군보다 간손상의 정도가 크게 나타난 혈청학적 간기능검사 소견과 일치하는 경향을 보였다.
이상의 결과를 통하여 본 연구가 실험동물을 통한 결과라는 제한점이 있지만, 이러한 결과는 곧 xylene 취급 산업장에서 xylene에 폭로될 때 평소 음주를 하는 근로자에게서 술을 먹지 않고 근무하는 근로자보다 xylene 폭로에 의한간 손상이 더 크게 나타날 수 있음을 시사한다. 또한 본 연구는 근로자의 음주상태 유무에 따라서 xylene 폭로에 의한 간에 미치는 영향이 다르게 나타날 수 있음을 간접적으로 시사하므로 향후 xylene과 같은 유기용매 취급 산업장의 음주근로자의 건강관리 및 산업보건의 기초자료에 응용할 수 있을 것이다.
이상의 연구결과에서 ethanol과 xylene을 급성투여 후 흰쥐의 혈청학적 간기능검사와 간조직검사를 통하여 간손상 초래를 확인하였으며, 간손상 정도는 ethanol보다 xylene 투여시 더 크게 나타났으며, 그리고 xylene 단독 투여시보다 ethanol과 xylene 병행투여시 간손상정도가 더 크게 나타남을 알 수 있었다.
이상의 혈청학적 간기능검사를 통하여 ethanol과 xylene 투여에 의한 간손상정도는 ethanol보다 xylene에 의한 간손상이 높은 것으로 나타났으며, xylene 단독 투여군보다는 ethanol과 xylene 병행 투여군에서 간 손상은 더욱 크게 관찰되었다[Table 1].
한편 흰쥐에게 ethanol과 xylene 투여에 의한 혈청 ALP 활성은 대조군보다 ethanol 투여군에서는 약 11% 감소를, xylene 투여군에서는 42.0%(p<0.01)감소를, ethanol과 xylene 병행 투여군에서는 39.1%의 유의한 감소(p<0.01)를 나타내었다.
혈청 ALT 활성은 대조군에 비해서 ethanol 투여군과 xylene 투여군 공히 약 1.3배의 유의한 증가를 보였고, ethanol과 xylene 병행 투여군은 대조군보다 약 2.8배, 그리고 xylene 단독투여시 보다는 2.1배의 유의한 증가를 나타내어 간손상 정도가 가장 높은 것으로 나타났다.
혈청 AST 활성은 대조군에 비해서 ethanol 투여군에서는 약 1.4배의 유의한 증가(p<0.01)를 보였고, xylene 투여군에서는 약 1.6배 유의한 증가(p<0.001)를 나타내어, ethanol 투여군보다 xylene 투여군의 AST 활성은 18%의 유의한 증가(p<0.05)를 보였다.
혈청 LDH 활성은 대조군에 비해서 ethanol투여군은 2.4배, xylene 투여군은 2.5배, ethanol과 xylene 병행 투여군은 2.8배의 유의한 증가(p<0.001)가 관찰되어 ethanol과 xylene 병행 투여군에서 가장 높은 활성을 보였다.
혈청학적 간기능검사와 간조직검사를 통하여 간손상 초래를 확인하였으며, 간손상 정도는 ethanol 단독 투여나 xylene 단독 투여시보다 ethanol과 xylene 병행투여 시 간손상 정도가 높게 나타난 것은 ethanol과 xylene의 대사과정에서 공통적으로 독성을 가진 중간대사물인 aldehyde에 기인된다.
흰쥐 간의 병리조직학적 검사결과 xylene 투여군에서는 간조직의 경미한 지방변화를 보였으나, ethanol과 xylene 병행 투여군에서는 경도 ～ 중등도의 간세포괴사 및 경도 ～ 중등도의 간소엽 염증이 관찰되어, 간 조직 손상 정도는 ethanol 투여군보다 xylene 투여군이, xylene 단독투여시 보다 ethanol과 xylene의 병행투여시 간손상이 더 크게 나타났다.
흰쥐에게 ethanol, xylene, 그리고 ethanol과 xylene을 병행 투여한 다음 요 중 m-methylhippuric acid의 배설함량은 대조군에 비해 ethanol 투여군에서는 변동이 없었으나, xylene 투여군은 111.8배, ethanol과 xylene의 병행투여군에서는 103.0배로 두 군 공히 유의한 증가(p<0.001)가 관찰되어 요 중 m-methylhippuric acid의 배설 함량은 xylene 단독 투여군에서 가장 높게 나타났다[Table 2].
흰쥐에게 ethanol과 xylene 투여에 의한 산화적 손상정도를 알아보기 위하여 막과산화물질인 혈청 MDA 함량은 대조군에 비해서 ethanol 투여군에서는 약 12.5% 증가되었고, xylene 투여군에서는 약 20.3% 증가되었으며, ethanol과 xylene 병행투여군에서는 38.0%의 유의한 증가(p<0.01)를 보여 ethanol과 xylene의 병행투여군에서 가장 높게 나타났다.
후속연구
따라서 향후 ethanol과 xylene 대사연구나 중간대사효소 변동 및 xylene 투여기간 등을 달리하는 등 ethanol과 xylene에 관한 연구가 지속되어져야 할 것이다.
이상의 결과를 통하여 본 연구가 실험동물을 통한 결과라는 제한점이 있지만, 이러한 결과는 곧 xylene 취급 산업장에서 xylene에 폭로될 때 평소 음주를 하는 근로자에게서 술을 먹지 않고 근무하는 근로자보다 xylene 폭로에 의한간 손상이 더 크게 나타날 수 있음을 시사한다. 또한 본 연구는 근로자의 음주상태 유무에 따라서 xylene 폭로에 의한 간에 미치는 영향이 다르게 나타날 수 있음을 간접적으로 시사하므로 향후 xylene과 같은 유기용매 취급 산업장의 음주근로자의 건강관리 및 산업보건의 기초자료에 응용할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
다량의 알코올이나 만성적인 알코올의 섭취가 가져오는 신체상의 문제는?
다량의 알코올이나 만성적인 알코올의 섭취는 소화관 점막을 손상시켜 영양소 흡수 장애와 동시에 영양결핍이 문제가 되며, 모든 장기와 조직에 대해서 유해한 손상을 미친다[5][6]. 알코올 관련 질병에는 간괴사, 췌장염, 심근증, 간 또는 신경장애, 결핵, 암 등이 있으며, 이중 알코올로 인한 간장애는 가장 심각하면서도 알코올성 질병의 근원적 발병 원인에 해당되므로 매우 중요하다.
공업용 xylene은 어떤 이성체가 혼합되어 있으며 그 비율은?
공업용 xylene은 o, m, p-xylene 3가지 이성체가 혼합되어 있고, 그 구성 비율은 o, m, p-xylene이 각각 10-15%, 45-70% 그리고 15-25%로 되어 있다. 가장 많은 부분을 차지하는 m-xylene은 주로 간에서 혼합기능 산화효소계에 의하여 m-methylbenzylalcohol, m-methylbenzaldehyde, m-toluic acid 순서로 산화 후 glycine과 포합되어 m-methylhippuric acid로 전환되어 소변으로 배설이 된다[11][12].
본 논문에서 정상적인 S-D 계 수컷 흰쥐를 4군으로 나누어 ethanol과 xylene을 투여시 간손상 정도를 알아보기 위해 실험한 결과는?
흰쥐에게 ethanol과 xylene을 투여시 간손상 정도를 알아보기 위해 정상적인 S-D계 수컷 흰쥐를 4군으로 나누어 실험을 수행하였다. 생화학적 검사 결과에서 혈청 AST, ALT, LDH활성은 대조군보다 ethanol 투여군, xylene투여군, ethanol+xylene투여군으로 갈수록 활성이 유의하게 증가되었으며, 그 증가율은 ethanol+xylene투여군에서 가장 높게 나타났다. 산화적 손상정도를 알아보기 위한 혈청 MDA함량은 대조군보다 ethanol투여군과 xylene투여군 그리고 ethanol+xylene투여군으로 갈수록 활성이 증가되었으며, 그 증가율은 ethanol+xylene투여군에서 가장 높게 나타났다. 그러나 혈청 ALP는 대조군에 비해 모두 감소하였다. Xylene의 투여시 최종대사산물인 요 중 m-methylhippuric acid는 대조군에 비해 xylene투여군과 ethanol+xylene투여군에서 증가되었으며, 그 증가율은 xylene투여군이 ethanol+xylene투여군보다 더 높게 나타났다. 간 조직검사에서는 xylene투여군은 지방변화를, ethanol+xylene 투여군은 경도~중등도의 괴사와 염증을 보였다. 이상의 혈청학적 검사와 조직학적 검사결과 xylene 단독 투여에 비하여 ethanol과 xylene을 병행 투여했을 때 간손상이 더 크게 초래된 것으로 나타났다.
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