Structure and Metallothionein Expression during Rat Liver Regeneration Induced by Partial Hepatectomy

Liver regeneration is a result of highly coordinated proliferation of hepatocytes and non-parenchymal liver cells. At this process, induction of metallothionein (MT), which is low molecular and cysteine rich, has been reported. The present study was carried to find the ultrastructure of hepatocytes and determine the expression of MT in regenerating rat liver after partial hepatectomy. As a result, the remnant liver after PH grew fast from 1 day until 7 days. Various changes were morphologically observed. Disintegration of cell plates and liver lobule appeared shortly after PH. And hepatocytes showed the rapid proliferation, characterized by high nuclear cytoplasmic ratio, weak intercellular junctional complexes, chromatin condensation, increase of ribosomes and mitochondria, and temporary increase of lipid droplets. Finally, remodeling of the liver lobule was completed through the rearrangement of blood vessels and cell plates by 7 days after PH. On histochemistry, immunoreactivity indicating the presence of MT appeared moderately throughout the cytoplasm of control rat hepatocyte. After PH, positive reactions for MT increased at the cytoplasm and the nucleus. These results suggest that the remnant liver cells immediately entered cell proliferation and increase of MT expression after PH. It is thought that MT protein might be associated with transfer of some factors needed to cell division from the cytoplasm to the nucleus for regeneration of the liver after PH.

흰쥐 부분 간 절제 후 재생 중인 간 조직의 구조와 metallothionein 분포

흰쥐 간의 약 70%정도를 외과적으로 제거한 후, 시간 경과에 따라 간세포들의 증식과 간조직의 재구성 과정에서 나타나는 변화를 관찰하였고, 세포분열과 연관되어 있는 것으로 알려져 있는 metallothionein (MT)의 발현양상 및 세포내 분포 위치를 알아보고자 하였다. 간 절제 후 광학현미경 관찰 결과, 초기부터 소엽의 중심 정맥 주변 세포판이 붕괴되고 군집이 형성되는 모습이 관찰되었으며 간 절제 후 1일째 이미 세포들의 증식이 뚜렷이 증가하여 있는 모습을 관찰할 수 있었다. 이후 활발한 세포분열이 계속되어 재생이 이루어지게 되며 남아 있던 간조직은 약 7일이 경과하면 원 상태의 수준으로 회복되고, 재구성이 완료되는 것으로 조사되었다. 투과전자현미경을 이용하여 증식중인 간세포들의 미세구조 변화를 관찰하였던 결과, 간 절제 후 3시간 경과한 흰쥐 간세포들에서 핵/세포질 비가 비교적 높게 나타났고, 미토콘드리아의 수가 증가하였으며, 유리리보솜이나 폴리솜들의 분포도 증가된 것을 관찰할 수 있었다. 간 절제 후 24시간 전후 실험군에서는 세포질내 지방방울이 극단적으로 증가된 것이 확인되었으며 간 세포들 사이의 세포연접이 사라지거나 약화된 모습을 나타내었다. 7일째 실험군에서는 세포간 연접장치나 세포내 핵과 소기관들의 분포, 담세관의 미세구조 등이 정상대조군과 유사하게 나타났다. MT의 발현 및 위치를 알아보기 위한 면역조직화학결과 정상대조군 간세포에서는 MT에 대한 양성반응이 세포질과 핵에서 약하게 관찰되었으나, 간 절제 후 3시간이 경과한 실험군에서부터 MT에 대한 양성반응이 증가하기 시작하였으며, 일부 세포들에서는 핵에서도 더욱 뚜렷하였다. 시간 경과에 따라 핵에서의 양성반응은 지속되다가 3일이 경과한 실험군에서부터 핵과 세포질에서의 반응이 약하게 나타나며, 7일이 경과한 실험군에서는 정상대조군과 같은 미약한 반응을 나타냈다. 결론적으로, 부분 간 절제 후 재생과정은 간소엽의 체제가 붕괴되고 세포 증식이 이루어지며, 조직의 재구성과정을 거치는 것으로 요약될 수 있다. 또한 MT 단백질은 간세포들의 세포분열에 연관이 있는 것으로 판단된다.