Effect of the Paclitaxel and Radiation on the Large Bowel Mucosa of the Rat

횐쥐의 대장점막에 Paclitaxel(Taxol)과 방사선조사의 효과

Purpose : Paclitaxel is a chemotherapeutic agent with a potent microtubule stabilizing activity that arrests mitosis at G2-M phase of cell cycle which is the most radiosensitive period. Therefore paclitaxel is considered as a cell cycle-specific radiosensitizer. This study investigates the effect of paclitaxel on the radiation response of the normal large bowel mucosa of the rat. Materials and Methods: The rats were divided into the three groups i.e., single intraperitoneal infusion of paclitaxel (10 mg/kg), a single fraction of irradiation (8 Gy, x-ray) to the whole abdomen, and a combination of irradiation (8 Gy, x-ray) given 24 hours after paclitaxel infusion. The histological changes as well as kinetics of mitotic arrest and apoptosis were evaluated on the large bowel mucosa at 6 hours, 1 day, 3 days and 5 days after treatment with paclitaxel alone, radiation alone and combination of paclitaxel and radiation. Results : The incidence of the mitotic arrest was not increased by paclitaxel infusion. The apoptosis appeared in 24 hours after paclitaxel infusion, and the histopathologic changes such as vesiculation, atypia and reduction of the goblet cell of the mucosa of the large bowel were demonstrated during the period from 6 hours to 3 days after, and returned to normal in 5 days after paclitaxel infusion. In irradiated group, the apoptosis was increased in 6 and 24 hours after irradiation, and the histopathologic changes of the mucosa were appeared in 24 hours and markedly increased in 3 days and returned to normal in 5 days. In combined group of irradiation and paclitaxel infusion, the apoptosis was appeared in 3 days and the histopathologic changes appeared during the period from 6 hours to 3 days after infusion. On the basis of the incidence of apoptosis and the degree of the histopathologic changes of the large bowel mucosa, there seemed to be additive effect by paclitaxel on radiation rather than sensitizing effect. Conclusions: The histopathological changes of large bowel mucosa in combined group compared to radiation alone group suggested an additive effect of paclitaxel on radiation response in the large bowel of rat.

목적 : Paclitaxel(Taxol)은 미소관의 집합을 촉진시키고 분해를 방지하여 세포주기 중 유사분열을 정지시킴으로써 방사선조사와 병용할 경우 방사선감작제로서의 가능성이 있다. 흰쥐의 대장점막에서 paclitaxel이 방사선의 효과에 미치는 영향을 파악하기 위하여 본 실험을 시도하였다. 대상 및 방법 :실험군은 세군으로 나누어 paclitaxel 단독군은 paciltaxel 10mg/kg을 복강내 1회 주입하였고, 방사조사 단독군은 8Gy를 전복부에 단일조사하였으며, paclitaxel과 방사선 병용군은 paclitaxel(10mg/kg)을 복강내 주입 후 24시간에 방사선조사 단독군과 동일한 방법으로 조사하였다. 실험완료 후 대장점막에서 유사분열수, apoptosis와 기타 점막의 변화를 시간별로(6시간$\~$5일) 비교관찰하였다. 결과 : Paclitaxel 주입시 대장점막에서 유사분열의 빈도는 증가되지 않았고 apoptosis는 주입 후 24시간에 관찰할 수 있었으며, 소수포형성, 비정형성 및 배상세포의 감소는 paclitaxel 주입 후 6시간부터 3일까지 심하게 보였다. 방사선 조사 단독시 apoptosis는 6시간과 24시간에 관찰할 수 있었으며, 대장점막의 소수포형성, 비정형성 잊 배상세포의 감소는 24시간에 보이기 시작하여 3일에 심하게 보였다. Paclltaxel 주입 후 24시간에 방사선조사하여 apoptosls는 3일에 나타났으며 소수포형성, 비정형성 및 배상세포의 감소는 6시간부터 3일까지 나타났다. Paclitaxel과 방사선의 병용군에서 방사선조사 단독군에 비하여 apoptosis는 증가되지 않았으나, 소수포형성, 비정형성 및 배상세포의 감소는 6시간과 24시간에 증가되었으며(P<0.05), 이것은 방사선과 paclitaxel의 각각의 세포독성의 첨가효과가 있었다. 결론 : 흰쥐 대장에서 paclitaxel은 유사분열에 영향을 미치지 않았으나, 방사선조사에 의한 세포손상과 동일한 변화로 apoptosis, 소수포형성, 비정형성 및 배상세포의 감소를 유발하였다. Paclitaxel과 방사선조사 병용군에서 대장점막에 소수포형성, 비정형성 및 배상세포 감소가 방사선조사 단독군에 비하여 현저히 증가되어 paclitaxel은 방사선에 대하여 첨가효과가 있었다.