Effect of Clonorchis sinensis Excretory-secretory Product on the Cultured SD Rat Bile Duct Fibroblast

Clonorchis sinensis is the most important widely distributed parasite of the human bile duct in East Asia and the most prevalent parasitic helminth in Korea. The prevalence rate of human clonorchiasis has remained at about 2.9% in Korea. C. sinensis induces dilatation of the duct, hyperplasia of the mucosa, metaplasia or neoplasia of the mucosal epithelium, periductal inflammation and fibrosis, and thickening of the ductal wall. Fibroblast are the most common cells in connective tissue and are responsible for the synthesis of extracellular matrix components. The fibrosis associated with chronic inflammation and injury may also contribute to cholangiocarcinoma pathogenesis, particularly through an increase in extracellular matrix components, which participate in the regulation of bile duct differentiation during development. In this study, ultrastructural changes, the distribution of lectin receptors and actin protein in cultured SD rat bile duct fibroblast after infection of C. sinensis were observed. Experimental group had been divided into four groups: normal bile duct fibroblast cultured in basal media (G1); C. sinensis infected bile duct fibroblast cultured in basal media (G2); normal bile duct fibroblast cultured in basal media containing excretory-secretory product (ESP) (G1-1); C. sinensis infected bile duct fibroblast cultured in basal media containing ESP (G2-1). Overall, once a host is infected by C. sinensis, it affects the host to the extent that sialic acid of ductal fibroblast is increased. Number of cytoplasmic process of SD rat bile duct fibroblast was increased. Actin protein and sialic acid were located in cell surface. Fibroblast induced by C. sinensis was not recovered to normal fibroblast. The cytoplasm bulk and cytoplasmic process were increased whereas the growth rate of the fibroblast of infected SD rat was reduced rather than that of normal fibroblast. In result, it inhibits fibroblast proliferation and increases actin protein on fibroblast cytoplasm, and so causes fibroblast metamorphosis and cellular mutation.

배양된 흰쥐 담관 섬유모세포에 대한 간흡충 분비배설 물질의 영향

간흡충(Clonorchis sinensis)은 우리나라에서 높은 감염률(2.9%)을 나타내는 기생충으로(KAHP, 2004), 간흡충에 감염된 담관은 간흡충의 흡반에 의한 물리적 자극과 대사산물 및 분비물 등의 화학적 자극에 의해 담관염이 일어나고, 간흡충이 성장할 때 충체 주위의 담관 상피세포의 증식, 탈락, 담관 주위의 염증 및 섬유화가 일어난다. 담관 점막에 분포하는 섬유모세포는 결합조직을 구성하는 세포의 한 종류로서 세포질돌기들이 잘 발달된 형태적 특징이 있으며, 세포질 내에 세포의 형태 유지, 신호전달, 인접세포와의 연접 등에 관여한다. 또한 조직을 발달시키고, 조직이 손상된 부위에서 콜라겐 층을 형성하여 손상된 조직이 복구되도록 하기도 한다. 상처의 반흔(scar) 형성과 지방축적, 염증(inflammation) 발생 과정에서 섬유모세포의 작용이 제대로 조절되지 못하면 섬유증(fibrosis)이 발달하게 된다는 연구 보고도 있다. 본 연구에서는 정상 흰쥐에서 분리된 담관 섬유모세포와 간흡충 감염 흰쥐에서 분리된 담관 섬유모세포를 배양하고, 각각의 실험군에 간흡충 분비배설 물질(Cs excretory-secretory product, ESP)을 첨가하여 배양하였다. 배양된 섬유모세포의 미세구조 변화와 세포 표면에 존재하는 sialic acid 및 actin의 분포를 전자현미경으로 관찰하여, 간흡충 감염에 따른 섬유모세포의 변화 및 간흡충 분비배설 물질의 자극에 따른 섬유모세포의 변화를 관찰하여 흰쥐의 담관 섬유모세포와 간흡충 감염과의 연관성을 알아보고자 하였다. 정상 흰쥐 담관에서 분리한 섬유모세포(G1)에 비하여 간흡충에 감염된 흰쥐 담관에서 분리한 섬유모세포(G2)와 간흡충 분비배설 물질을 첨가하여 배양한 섬유모세포(G1-1, G2-1)의 증식속도가 느린 것이 확인되었다. 세포질돌기의 수는 간흡충에 감염된 흰쥐의 담관으로부터 분리된 섬유모세포(G2)에서 가장 많은 수가 관찰되었고, 배양배지에 분비배설 물질을 첨가하면 정상 담관의 섬유모세포에서도 세포질돌기가 증가하였다. 따라서 간흡충 대사물질은 섬유모세포의 세포질돌기형성을 촉진시키는 것으로 생각된다. 간흡충에 감염된 흰쥐 담관에서 분리한 섬유모세포(G2)의 소포체는 정상 담관에서 분리된 섬유모세포(G1)의 것에 비하여 감소하는 양상을 나타내었고, 여기에 분비배설 물질을 첨가하면 섬유모세포의 소포체가 증가하는 것이 관찰되었다. 그리고 세포표면에 분비되는 sialic acid는 주로 세포질의 소포낭 주변에서 관찰되었으며, 정상 섬유모세포(G1, G1-1)보다 감염된 섬유모세포(G2, G2-1)에서 증가하였다. Actin은 세포표면과 세포질돌기에서 주로 관찰되었으며, 정상 섬유모세포(G1, G1-1)보다 감염된 섬유모세포(G2, G2-1)에서 반응이 증가하였고, 간흡충 분비배설 물질을 첨가하면 G1-1은 반응이 증가하고, G2-1은 반응이 감소하는 것이 관찰되었다. 이상의 결과로 간흡충에 감염된 흰쥐 담관의 섬유모세포는 세포질돌기들이 매우 발달하며, actin단백과 sialic acid가 증가하여 세포변형을 초래하게 된다. 또한 간흡충 감염으로 손상된 담관의 섬유모세포로 구성된 결합조직은 정상으로 회복되지 않으며, 세포질 부피 및 세포질돌기의 증가는 이루어지지만 간흡충 대사물질의 영향으로 섬유모세포의 분열 및 성장 속도가 억제되는 것으로 확인되었다. 이 결과 간흡충 감염으로 손상된 숙주의 담관 결합조직과 섬유모세포들은 간흡충 대사물질에 의하여 변형을 일으키고, 세포 활성 및 증식이 저하되므로 팽대된 담관은 간흡충이 사멸된다 하더라도 원상회복이 불가능할 것으로 생각된다.