Characterization and Distribution of Glycoconjugates in Human Pulmonary Tubercles by Lectin Histochemistry

폐결핵 결절에서 복합당질의 분포에 관한 Lectin 조직화학적 연구

Background: Lectins are proteins or glycoproteins of non-immune origin that recognize a specific sequence of sugar residues. The availability of a large number of lectins has provided the capacity to identify selectively glycoconjugates possessing distinctive chemical structure in diverse sites of highly specialized biological activity. The purpose of the present study was to investigate the lectin binding patterns of various components in human pulmonary tubercles. Method: Biopsy specimens of tuberculous lung were obtained from male adult patients who underwent a surgical resection for severe pulmonary tuberculosis. The specimens were processed and stained with 13 kinds of biotinylated lectins according to some modification of Hsu and Raine's methods. Results: 1) In the caseous necrotic lesions, BS $I-B_4$ showed negative reaction and BS I were also negative except some irregularly-shaped cells located in the marginal zone. All other lectins, however, showed a positive reaction with various binding patterns. 2) The epithelioid cells were broadly divided into three groups according to the reaction patterns in the cytoplasms and cell membranes. 3) WGA, ECL, PHA-L, PHA-E and LCA showed strong staining in the lymphocytes. 4) SBA showed a different binding patterns between the endothelial layers located in the region beyond the fibrous layers and those located within the fibrous layers. 5) PNA showed a positive reaction in the outer 1/3 to 1/2 of the fibrous layer, but showed no staining in the inner 1/2 to 2/3 of the fibrous layers. Conclusion: The present lectin histochemical study provided a useful information to assess the characterization and distribution of various glycoconjugates in each constituent of human pulmonary tubercles. The results demonstrate structural differences in the glycoconjugate composition of various components of the tubercles and reveal changes in glycosylation in the components during soft tubercle formation. This study provides a new data useful for the studies on the pathogenesis and pathology of human pulmonary tubercles.

연구배경 : Lectin은 탄수화물의 특정한 당잔기에 높은 친화성과 특이성을 가지므로 이러한 lectin-sugar 상호작용을 이용하여 사람 폐결핵결절에서 이를 구성하는 주된 성분인 건락성 괴사 상피양세포, 림프구 및 섬유층에 존재하는 탄수화물의 종류와 분포에 대해 알아보고자, 본 연구를 실시하였다. 방법 : 사람 폐결핵 절제 조직에서, 13종의 lectin을 사용하여 조직화학염색을 시행하였다. 결과: 1) 건락성 괴사부에서 BS $I-B_4$는 모든 구성성분에서, BS I는 변연부에 있는 일부의 세포성분을 제외하고 나머지 구성성분 모두에서 음성반응을 나타내었다. 그러나 나머지 lectin들은 건락성 괴사부에서 다양한 형태의 렉틴결합반응을 나타내었다. 2) 상피양세포들은 세포질에서의 반응 양상에 따라 크게 세 군으로 나눌 수 있었다. 첫째, DBA, UEA I 및 LCA는 대부분 중등도 이상의 강한 양성반응을 나타내었다. 둘째, WGA, s-WGA, PNA, SBA, VVL, ECL, PHA-L 및 PHA-E는 세포에 따라 다양한 형태의 반응양상을 나타내었다. 셋째, BS I 및 BS $I-B_4$는 음성반응을 나타내었다. 상피양세포의 세포막에 대한 결합반응을 살펴보았을 때, 첫째, ECL, PHA-L 및 PHA-E는 대부분 강한 양성반응을 보여주었다. 둘째, WGA, s-WGA 및 PNA는 세포에 따라 양성 및 음성반응이 혼재하는 양상을 나타내었다. 셋째, BS I, BS $I-B_4$, UEA I, DBA 및 VVL은 음성반응을 나타내었다. 3) 상피양세포사이물질들은 건락성 괴사부의 세포사이물질에 대한 lectin 결합 양상과 유사한 반응 양상을 나타내었다. 4) WGA, ECL, PHA-L, PHA-E 및 LCA들은 림프구에 강한 양성반응을 나타내었다. 5) SBA는 건락성 괴사부를 둘러싸는 섬유층의 외측에 위치하는 혈관 내피층에서 대체로 양성반응을 보였으나, 섬유층내의 혈관 내피층에서는 대체로 음성반응을 나타내었다. 6) PNA는 섬유층의 외측지역에서 양성반응을 나타내었지만 그와는 대조적으로 내측지역의 세포사이물질에서 음성반응을 나타내었다. 결론 : 이상의 결과와 같이, 렉틴결합특성을 이용한 조직화학적 연구는 사람 폐결핵 결절의 여러 성분들에 존재하는 복합당질의 종류, 특성 및 분포, 그리고 연결핵결절 형성과정 동안에 일어나는 복합당질 조성의 변화에 관한 유용한 정보를 제공해 주었으며, 이러한 결과들은 결핵결절의 병리학적 연구에 도움이 될 것으로 사료된다.