Aristolochic Acid Nephropathy 발생에서 저칼륨혈증의 영향에 관한 동물실험연구

Abstract

배경 및 목적: Aristolochic acid nephropathy (AAN)는 임상양상이 다양하여 유럽에서는 말기신부전으로 빠르게 진행하는 간질성 섬유화와 요로 상피암의 발생하고 반면에 우리나라를 포함한 동양에서는 간질성 신염과 함께 획득성 Fanconi 증후군 (acquired Fanconi syndrome, aFS)이 발생하는 것으로 보고 되었다. aFS이 동양의 증례처럼 모든 급성기 AAN에서 발생하고 유럽의 증례는 급성기를 지나 aFS의 임상양상이 나타나지 않았다는 가설을 세울 수 있다. 본 연구는 동물실험을 통해 AA의 아형 중 순수한 aristolochic acid I (AA-I)으로 유발시킨 급성 AAN 모델에서 aFS의 발생을 생화학적 지표와 조직학적 변화를 분석하여 증명하고자 하였다. 또한 저칼륨혈증이 동반된 AAN 동물모델을 확립하고 신피질과 신수질의 변화를 나누어 관찰하여 저칼륨혈증 신증 (hypokalemic nephropathy, HKN)과 차이점을 비교하며 나아가 AAN과 HKN의 동시 발현 시 나타나는 변화를 연구하여 AAN의 병리생리를 밝히고자 하였다. 방법: 총 40 마리의 C57BL/6 생쥐 (수컷, 8 주령)를 이용하여 1 주간의 적응기간을 둔 후 4 개의 군으로 나누어 I 군은 대조군으로 정상식이 (칼륨, 1%)를 시행했다. 실험군으로 II 군은 저칼륨식이 (칼륨, 0.01%)를 시행했고, III 군은 정상식이에 AA-I (10mg/Kg 체중, Sigma)를 생리식염수에 녹여 복강 내 주사했다. IV 군은 저칼륨식이를 시행하면서 AA-I를 II 군과 동일한 용량 및 방법으로 투여했다. 실험은 총 2 주 동안 진행하였고, 2 주째에 실험동물을 희생시켜 신장조직, 24 시간 소변, 혈액을 채취하였다. 신장조직에 기본적인 염색 (H&E, PAS, Trichrome), 면역화학염색 및 신피질과 신수질을 따로 분리하여 Western Blot (α-SMA, F4/80, E-cadherin, β-actin)를 시행하여 조직&#8226; 면역학적인 변화를 평가하였고, 소변검사 (Na, K, Cl, glucose, protein, creatinine, pH) 및 혈액검사 (Na, K, Cl, TCO2, glucose, BUN, creatinine, hemoglobin)로 생화학적인 변화를 평가하였다. 결과: I, II 군에 비해 AAI를 투여한 III, IV 군에서 24 시간 소변검사를 통해 단백뇨 (p<0.05), 당뇨 (p<0.05), 그리고 나트륨 및 칼륨 분획 배설량 (p<0.05) 증가를 보여 AA-I에 의한 aFS의 발현을 생화학적 변화로 증명하였고, II 군에서는 혈청 칼륨 농도를 대조군 보다 낮게 유지하였다 (I 군 vs II 군; 3.9 ± 0.2 mEq/L vs 2.8 ± 0.2 mEq/L, p<0.05). IV 군은 III 군과 비교하여 단백뇨와 당뇨가 증가하였다. 조직학적인 변화는 대조군과 비교하여 II 군은 신수질의 신세뇨관 세포들이 I 군에 비해서 커지고 염색이 약하게 되는 것을 관찰할 수 있었고, III, IV 군은 신피질에 국한된 광범위한 근위세뇨관 손상이 관찰되었으나, 세뇨관 위축 및 간질 부종은 관찰되지 않았다. 또한, 간질 섬유화는 거의 없거나 혈관 및 세뇨관 주위에서만 부분적으로 약하게 관찰되었고 소수의 염증세포의 침윤이 동반되었다. α-SMA의 western blot 결과는 신피질 부위에서 I 군에 비해 III 군과 IV 군에서 유의하게 발현이 증가하였으나 (p<0.05), 신수질 부위에서는 IV 군이 I 군과 III 군과 비교하여 유의한 증가를 보였다 (p<0.05). E-cadherin에 대한 western blot analysis 결과는 신피질 부위에서 I 군에 비해서 III 군과 IV 군에서 유의하게 발현이 감소되었으나 (p<0.05), 신수질 부위에서는 IV 군만이 유의하게 발현이 증가하였다 (p<0.05). F4/80에 대한 면역화학염색에서 신피질과 신수질 부위에서 I 군과 비교하여 II, III, IV 군 모두에서 발현율이 유의하게 높았으나 (p<0.05), 특히 신수질 부위에서는 II 군에서 유의하게 높았던 반면에 III 군과 IV 군 사이에는 유의한 차이가 없었다. 결론: AA-I은 급성기 AAN에서 aFS 발생에 중요한 역할을 할 수 있고 근위세뇨관 상피세포에 비면역학적인 기전을 통해 강력한 독성반응을 유도할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 AAN와 HKN은 다른 병리생태를 나타내는 질환임을 추정할 수 있었고, 이 두 가지 질환에서 대식세포의 역할이 중요할 것으로 생각한다.