급성 지방간 랫트에서 사염화탄소 간독성의 변화

Abstract

본 연구에서는 웅성 랫트에 고탄수화물/무지방 식이를 단기적으로 투여하여 지방간을 유도하고 이 때 사염화탄소의 간독성 변화와 그 기전을 규명하고자 실험을 수행하였다.

랫트를 세 그룹으로 나누어 한 그룹 (N) 은 4 일 동안 일반 식이를 공급하고, 다른 두 그룹은 2 일 절식시킨 후, 2 일 동안 고탄수화물/무지방 식이 (FH) 또는 일반 식이 (FN) 를 각각 공급하여 세 그룹 모두 5 일째 sacrifice 하였다. 각 그룹에서 간 내 triglyceride (TG) 를 측정한 결과, 다른 그룹에 비해 FH 그룹에서 유의적으로 TG 의 증가를 보였으며, oil-red O staining 측정 결과에서도 두드러진 지질의 축적을 보였다. 따라서 고탄수화물/무지방 식이를 한 FH 그룹에서 지방간이 유도되었음을 확인할 수 있었다. 지방간이 사염화탄소 간독성에 주는 변화를 측정하기 위해 랫트를 네 그룹으로 나누어 두 그룹은 4 일 동안 일반 식이를 공급한 후, 5 일째 4 mmol/kg 용량의 사염화탄소 (NC) 또는 같은 용량의 corn oil (NO) 을 복강투여하였다. 다른 두 그룹은 2 일 절식시킨 후, 2 일 동안 고탄수화물/무지방 식이 (FHC) 또는 일반 식이 (FNC) 를 각각 공급한 후, 5 일째 같은 용량의 사염화탄소를 복강투여하였다. 24 시간 뒤 간독성 지표로서 혈청 alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotrasferase (AST), sorbitol dehydrogenase (SDH) 활성을 측정하였다. 모든 그룹에서 지질과산화 지표인 malondialdehyde (MDA) 의 유의적 차이는 관찰되지 않았으나, FHC 그룹에서 유의적으로 독성이 낮게 나타났다. 또한, hematoxylin and eosin (H&E) staining 을 실시하여 조직병리학적 병변을 살펴본 결과, NC, FNC 에서는 풍선양 변성 및 염증 반응을 보였으나, NO, FHC 에서는 관찰되지 않았다. 간 내 glutathione (GSH) 함량은 FHC 그룹에서 비교적 낮게 나타났다. 따라서 고탄수화물/무지방 식이가 약물대사에 변화를 주는 것으로 관찰되었다. 사염화탄소 간독성의 변화에 영향을 미치는 기전을 조사하기 위해 사염화탄소를 투여하지 않은 N, FN, FH 그룹에서 사염화탄소 대사에 중요한 역할을 하는 대사활성효소 cytochrome P450 system 의 활성, protein 및 mRNA 함량을 측정하였다. 간 내 micorosome 분획에서 CYP 활성을 보기위해 p-nitrophenol hydroxylase, p-nitroanisole demethylase, erythromycin N-demethylase, aminopyrine N-demethylase 활성을 측정한 결과, FH 에서 다른 그룹에 비해 낮은 활성을 보였다. 간 내 microsomal CYP2E1, 3A, 1A, 2B1/2 의 단백질 함량이 FH 그룹에서 N, FN 그룹에 비해 유의적으로 낮게 나타났으며, 간 내 CYP2E1, 3A1, 3A2, 1A2, 2B1/2 의 mRNA 수치 또한 FH 그룹에서 매우 낮게 나타났다.

이상의 결과를 종합하면 고탄수화물/무지방 식이는 간 내 TG 를 증가시키고, cytochrome P450 의 대사 활성 및 단백질, mRNA 를 감소시킨다. 따라서 본 연구결과는 지방간 모델에서 사염화탄소 간독성의 감소가 일어나며, 이러한 현상은 cytochrome P450 대사효소의 감소에 의해 기인하고 있음을 시사한다.

Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is emerging as an important public problem. Recently, there has been reports about alterations of drug- or xenobiotics-metabolism associated with fatty liver. The aim of this study is to investigate the change of CCl4-induced hepatotoxicity on acute fatty liver in male rats. To demonstrate the impact of high-carbohydrate/fat-free diet on morphological and biochemical alterations of the liver, male Wistar rats were divided into three groups. Five rats were maintained on normal diet (N) for 4 d (days), and five or six rats were fasted for 2 d then refed a normal (FN) or high-carbohydrate/fat-free diet (FH) for 2 d. Refeeding rats with high-carbohydrate/fat-free diet led to pronounced increases in liver weight and hepatic triglyceride (TG) content compared to other groups. This lipid accumulation (steatosis) was confirmed by oil-red O staining of the liver sections. Therefore, fasting followed by refeeding high-carbohydrate/fat-free diet in rats led to lipid accumulation and morphological alterations. Male Wistar rats were divided into four groups (each containing five animals). Two groups were injected with a single dose of CCl4 (NC) or corn oil (NO) after feeding a normal diet for 4 d. After 2 d of starvation, two groups were refed a normal (FNC) or high-carbohydrate/fat-free diet (FHC) for 2 d before the administration of CCl4. In assessing liver injury, we examined serum alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), sorbitol dehydrogenase (SDH) activities and hepatic lipid peroxidation (MDA) levels 24 h after the carbon tetrachloride administration. The levels of serum ALT, AST and SDH were higher in the NC, FNC group than the FHC group, while there was no significant difference of MDA levels in all groups. On the other hand, H&E staining showed pronounced ballooning degeneration, councilman body and inflammation in NC, NFC groups but no changes in the FHC group. Therefore, high-carbohydrate/fat-free diet affects the metabolism of drugs or xenobiotics. To study the mechanism of the effects fatty liver on CCl4-induced hepatotoxicity, hepatic CYP450 systems as the major key enzymes involved in carbon tetrachloride bioactivation were determinated. p-Nitrophenol hydroxylase, p-nitroanisole demethylase, erythromycin N-demethylase, aminopyrine N-demethylase activities as well as CYP2E1, 3A, 1A and 2B1/2 proteins were quantified on microsomal proteins. FH group, resulted in a general decrease in CYP activities, especially with a decrease in CYP2E1, 3A, 1A and CYP2B1/2 protein content. Moreover, mRNA levels of CYP2E1, 3A, 1A1 and 2B1/2 were markedly decreased. Thus, it appears that lipid accumulation by high-carbohydrat/fat-free diet plays a role in CYP down-regulation. Steatosis was induced in livers of Wistar rats by fasting for 2d and subsequent feeding of a fat-free enriched in carbohydrates, shown by histological results. It has been shown experimentally that liver steatosis may lead to a pronounced impairment of liver injury by CCl4 injection as well as CYP expression in the liver. The results suggest that CCl4-induced hepatotoxicity is reduced in fatty liver, which may be attributed to down-regulation of hepatic CYP450 enzymes.