Zinc 대사와 관련된 Paneth 세포활성의 변화에 관한 조직화학적 연구

Do Paneth Cells Regulate the Zinc Body Burden?

포유류 장생 상피세포의 하나인 파네스세포(Paneth cell)는 여러 가지 금속류를 함유하고 있으며, 생체가 과잉의 이들 금속류에 노출되거나 부족할 때에 장 내강을 통해 제거하거나 흡수함으로써 금속류의 항상성에 기여한다고 알려져 있다. 이번 연구는 이러한 연구보고에 근거하여 금속류중에서 zinc를 실험적으로 과량투여한 후 파네스세포내 zinc의 분포에 어떤 변화가 초래되는 지를 광학 및 전자현미경적 autometallography(AMG)로 관찰함으로써 파네스세포의 zinc와 관련된 세포생물학적 기능을 규명하고자 하였다. Wistar 랫드에 체중 당 20mg의 zinc chloride를 생리식염수 5ml에 녹여 복강주사한 후 2시간에 이르러 0.1 M phosphate buffer(PB)에 녹인 0.5% sodium sulphide-3% glutaraldehyde 흔합액으로 관류고정하였다. 회장(ileum)의 일부를 Dry Ice나 $CO_2$ gas로 얼린 후 cryostat을 이용하여 $20{\mu}m$ 두께의 조직절편을 만들어 및 단계의 AMG법을 시행하였다. 이와는 별도로 EM용으로 선택된 회장절편은 일련의 전자현미경 표본제작과정을 거쳐, 100nm두께의 thin section을 만들어 uranyl-lead 이중염 색 추 전자현미경으로 관찰하였다. Zinc를 투여한 동물에서 관찰된 소견은 생리식염수만을 투여한 대조군의 것과 비교할 때 큰 차이를 보였다. 우선 대조군에서는 파네스세포의 꼭대기(apex)부위에서 낱알모양을 띤 AMG양성반응 구조물(AMG grain)들이 분비과립과 사이토졸(cytosol)에서 관찰되었고, 세포사이공간에서도 적은 양의 grain이 분포하고 있었다. 반면 zinc를 투여한 랫드의 파네스세포에서는 AMG 입자가 이상의 부위에서 훨씬 많은 양의 grain이 분포해 있었으며, 특히 분비과립에서는 가장 높은 농도로 관찰되었다. 더욱이 대조군에서 관찰되지 많았던 장샘의 분비관(Lieberkuhn crypt)및 고유판 혈관의 내에서도 많은 grain이 관찰되었다. 이상의 결과를 요약하면 과량의 zinc에 노출된 생체는 혈관을 경유하여, 파네스세포의 분비과립을 매개로 하여, 장관의 내강쪽으로 과잉의 zinc 를 피내고 있는 모습을 보인다. 따라서 연구자는 파네스세포가 생체내 zinc의 양을 조절하는데 중요한 역할이 있을 것으로 본다.

Paneth cells have been suggested to contribute to the elimination of excess metals into the intestinal lumen. The purpose of this study wat to investigate the changes of the zinc pools in rats subjected to functional loading with zinc salt by mean of both light and electron microscopical autometallography (AMG). Wistar rats 4 were administrated with zinc chloride (20 mg/kg body weight) intraperitoneally dissolved in 1 ml distilled water. The control group received 1 ml saline IP. After further one hour the animals were transcardially perfused with 0.4% sodium sulphide dissolved in 0.1 M PB fellowed by 3% glutaraldehyde solution for 10 minutes. Pieces of ileum were frozen with solid $CO_2$ and sectioned on a cryostat. The sections $(20{\mu}m)$ were autometallographically developed. Sections selected for EM were reembedded on top of a blank Epon block, from which ultrathin sections (100 nm) were cut. The ultrathin sections were double stained with uranyl acetate (30 min) and lead citrate (5 min), then examined under electron microscope. Studies of comparable sections from control and zinc loaded animals with the AMG selenium method gave quite different results. The control animals demonstrated a weakly positive staining in the cytoplasm of the Paneth cells. In the electron microscope the AMG silver grains were found to be located in the cytoplasm, while the electron dense secretary granules and other cell organelles were void of staining. Few AMG grains were located at the apical surface of the Paneth cells. In sections from zinc loaded rats, the AMG grains were seen in abundance in the lumen of the Lieberkuhn crypts at light microscopic levels. At EM levels the zinc revealing silver grains were located in the cytoplasm as in the controls, but much more AMG grains were shifted into the secretary granules. Furthermore, profound AMG grains were found in the lumen of the crypts and surrounding vessels. And a few grains were seen in the endothelium. The AMG technique demonstrated a pattern of AMG grains in the Paneth cells that strongly suggests a transport of zinc ions through these cells.