서     론

   Ehrlich¹⁾가 비만세포를 처음 발견한 이후 조직에 존재하는 비만세포에 대하여 많은 관심을 끌게 하였다. Jorpes등²⁾은 비만세포가 조직에서 heparin을 전달한다는 가설을 발전시켰으며 Riley와 West³⁾는 비만세포가 heparin 뿐만 아니라 histamine도 풍부하게 함유하고 있다고 보고하였다. 비만세포가 heparin과 다양한 biogenic amine들의 전달자라는 발견은 더 나아가 비만세포의 형태 그리고 이들 물질들의 합성, 저장 그리고 유리분야로 연구를 확대 발전 시켰다.
   비만세포는 두 군으로 나누어지는데 점막 비만세포와 결합조직 비만세포이다. 이런 구분은 T림프구 의존성, 세포내 과립조성, 여타 다른 자극에 반응, 그리고 조직학적 염색의 차이를 포함하는 기준들에 의해 분리될 수 있다.
   비만세포는 정상적으로 조직 도처에 광범위하게 존재하나 대개 정상 결합조직 내의 혈관과 림프관 근처 또는 신경속 그리고 신경근처, 주위환경의 항원에 접하는 호흡기와 위장관, 그리고 피부의 상피표면의 직하부에서 많이 발견된다.
   중이에서 Lim⁴⁾과 Hentzer 등⁵⁾이 비만세포가 결합조직층에서 비교적 많이 존재한다고 보고를 하였지만 정확하게 국소화시키진 못하였다. 고막에서는 Hellstrom 등⁶⁾이 고막의 이완부와 이관의 고실구에서 비만세포의 분포를 기술한바 있다.
   이관과 고막에서 비만세포의 역할은 잘 알려져 있지 않지만 약리학적으로 강력한 많은 물질을 생성 유리하여 생리 그리고 면역기능을 조절을 할 수 있기 때문에 생물학적으로 능동적인 역할을 하고 있을 것으로 고려되고 있다. 특히 조직내 histamine의 주 공급원인 비만세포는 주로 신체의 외부 환경과 접하는 부위 즉 피부, 호흡기 및 소화기계 점막에 많이 존재하고 있다. 따라서 기도의 변형, 확장부인 이관과 고막도 같은 생물화학적 방어방을 이루고 있어 비만세포의 역할이 중이강의 방어기전이나 반대로 중이염에 깊게 관련을 맺고 있을것으로 고려되기 때문에 고막과 이관에서 비만세포의 분포에 대한 연구는 각종 중이염의 병인을 규명하는 기초가 될 것으로 기대한다.

재료 및 방법

실험동물 및 조직처리

   본 실험에 사용한 동물은 체중 250~300 g 내외의 건강한 Sprague-Dawley계 흰쥐 5마리를 암수 구별 없이 사용하였다. Sodium pentobarbital(Mebumal^®)을 체중 kg당 30 mg씩 복강내 주사한 후 수술 현미경하에서 외이 및 고막을 관찰하여 중이의 이상여부를 확인한 후 흉곽을 절개하고 심장을 노출시킨 뒤 좌심실을 통하여 상행 대동맥으로 100 ml의 0.1 M phosphate buffered saline(PBS)을 관류시킨 후 10% 중성 formalin액 500 ml를 관류시켰다. 그리고 두부를 절단 후 이관의 고골구와 인두구를 노출시켜 인두구를 통하여 동 고정액을 주입하여 관류한 다음 고막과 중이 일부를 포함한 이관을 채취하여 수 시간 동고정액에 넣어 침전고정을 하였다.

조직표본 제작

   고막과 중이일부를 포함한 이관부를 수술현미경하에서 미세조작후 0.1 M PBS에 2회 세척하여 0.1 M EDTA(ethylene diamine tetracetic acid, pH 7.6)로 매일 갈아주면서 약 3주 동안 탈회시켜 그 정도를 미세침으로 확인한 후 다시 0.1 M PBS에 2회 세척한 후 alcohol과 xylene으로 탈수처리 후 일반조직표본 제작방법에 따라 paraffin에 포매된 조직을 5 μm 두께로 절편을 만들어 탈 파라핀 후 0.5% toluidine blue로 염색 후 gelatin을 입힌 슬라이드에 얹어 실온에서 건조시킨 다음 봉입하여 광학현미경으로 비만세포를 관찰하였다.

결     과

   고막에선 중간의 결합조직층의 외편평상피 직하부에 접근한 부위에서 많은 비만세포가 관찰되었고 내, 외측의 상피층에서는 관찰되지 않았다. 한편 고막에 연결되어 있는 외이도의 상피 직하부에서도 많은 비만세포가 관찰되었다(Fig. 1).
   흰쥐 이관에 존재하는 비만세포의 대부분은 고유층 특히 소성결합조직에서 발견되었으며 혈관 및 림프관에 근접하여 비교적 많은 비만세포들이 관찰되었다(Fig. 2). 이관의 점막상피층에서 비만세포는 관찰되지 않았으며 기저막에서 또한 보이지 않았다. 비만세포는 이관의 상피직하강(sube-pithelial space)에서 별로 관찰되지 않았다(Fig. 3). 선조직의 표층에서도 비만세포는 많지 않았다. 선조직의 비만세포는 주로 선 사이의 간질에서 비교적 많이 관찰되었다(Fig. 4). 그리고 구개범장근의 근육섬유 사이에 있는 간질층에서도 비만세포가 산재되어 있었으며(Fig. 5) 특히 내측연의 소성결합조직층에 일련의 많은 비만세포가 보였는데 이때 나타난 비만세포는 혈관 주위에 접근되어 있었다(Fig. 5).
   전반적으로 고막의 비만세포는 이관의 비만세포 비하여 밀도가 높고 분명하게 관찰되었다.

고     찰

   비만세포는 Ehrlich¹⁾에 의해서 처음 발견되었으며 toluidine blue 같은 aniline 염기색소에 변색성(metachromasia)을 보이는 특징적인 과립을 포함하고 있어 mast cell 이라고 명명되었다. 비만세포가 heparin을 함유하고 있다는 가설은 Jorpes등²⁾에 의해 화학적으로 정상적인 비만세포로부터 분리되어 증명되었으며 그 후 비만세포가 heparin 뿐만 아니라 histamine도 풍부하게 함유하고 있다고 Riley³⁾에 의해 보고되었다. 따라서 비만세포가 heparin과 다양한 biogenic amine들을 분비한다는 사실은 비만세포에 대한 흥미와 함께 전자현미경적 미세형태 그리고 합성, 저장 그리고 유리에 대한 연구로 진행을 하게 하였다. 중이에서는 Poulsen⁷⁾이 비만세포가 중이강과 이관의 점막하 결합조직에 분포한다고 처음 보고한 이후 Lim⁴⁾과 Hentzer등⁵⁾이 인간과 실험동물의 중이강에서 결합조직층에 비만세포를 미세조직학적 연구로 증명하였다.
   비만세포는 10~20 μm 크기의 둥근 모양의 세포로 체내의 소성결합조직(loose connective tissue)내에 널리 분포되어 있으며 흔히 소혈관을 따라 나타난다. 세포의 모양이나 크기는 동물의 종에 따라서 차이가 많으며 핵은 작고 둥글며 세포의 중앙에 위치하고 있지만 대개 세포질 안에 가득 차 있는 과립들 때문에 보이지 않는다. 비만세포에 들어 있는 각각 과립의 직경은 0.2 μm 크기이며 1000개 정도를 포함하고 있으며 막으로 둘러 쌓여 있다.
   비만세포는 결합조직형 비만세포와 점막형 비만세포로 구분되는데 그들의 분포, 고정 및 염색에 대한 특성, 전자현미경에 의한 미세형태, 수명(turnover), 세포화학(cytochemistry), 탈과립 약제들의 자극에 대한 반응 및 T 림프구 의존성으로 구별되고 있지만 고정 및 염색법에 따라 차이가 있으며 종마다 일치되고 있지 않다.
   비만세포는 Toluidine blue 염색에 이염성(metachromasia)을 보이는 호염기성 과립을 함유한 세포로서 호염구와 함께 호염기성 세포라고 한다. 결합조직비만세포는 아주 다양한 상태에서 쉽게 염색되지만 점막비만세포는 고정과 염색방법에 민감하여 잘 염색이 안 되는데 Whur과 Gracile⁸⁾은 흰쥐 점막비만세포에선 heparin, serotonin, histamine을 포함하고 있지 않기 때문에 결합조직비만세포같이 염색되지 않는다고 보고하였다.
   비만세포는 정상조직의 인정된 구성원이며 신체 전체에서 발견되는데 림프관 그리고 혈관 주변에 많이 존재한다. 피부에선 주로 각화 편평상피의 외층직하의 결합조직층에 분포한다.⁹⁾ 조직에서 비만세포는 일반적으로 작은 혈관이나 림프관주위에 존재할 뿐만 아니라 신경이나 선조직¹⁰⁾에서도 관찰된다. 본 실험에서도 고막의 가장자리 즉 fibrous annulus에 접근하여 존재하는 혈관근처에서 많은 비만세포가 나타났으며 이관의 외측연을 둘러싸고 있는 구개범장근의 섬유사이에 있는 간질 속에서 비만세포가 관찰되었고 특히 구개범장근의 심연에 일렬로 많은 비만세포가 있으며 이때 관찰된 비만세포도 주로 혈관 가까이에 존재하였다. 그 외 비만세포는 림프선의 피막, perihilar medullary sinuses와 림프실질에서 관찰되며¹¹⁾ 복막액 같은 삼출액에도 존재한다.
   이관과 고막에서 비만세포의 분포에 대한 연구는 많지 않았다. Lim과 Hentzer등⁵⁾은 고유층인 결합조직에서 비만세포들이 비교적 많이 나타난다고 보고하였지만 정확하게 국소화 시키진 못하였다. Hellstrom등⁷⁾은 삼출성 중이염의 병인을 규명하기 위해 고막의 이완부와 이관의 고실구에서 비만세포의 분포를 연구하였으며 Watanabe등¹²⁾은 비만세포의 밀도가 이관의 인두구에서 가장 높았고 고실구로 갈수록 감소하며, 대부분의 비만세포는 결합조직비만세포로 이관의 상피하부의 결합조직에 존재한다고 기술하였다. 이상의 보고들과 저자들이 관찰한 소견과 대부분 일치하였으나 이관의 선조직 및 근육섬유사이에 있는 간질조직에 비만세포가 관찰되었으며 이들 비만세포 역시 혈관과 림프관에 인접되어 존재하는 점이 특징이었다.
   이관과 고막에서 비만세포의 정확한 역할은 잘 모르지만 즉시형 과민반응, 지연형 과민반응, 그 외 염증반응, 세포독성, 혈관성장 및 통합, 결합조직의 수명(turnover), 세포활성과 분화, 면역조절에 관여하는 등 부분적으로는 이해되고 있으나 아직 정확한 역할이 제시되지 못하고 있다. 하여간 중이계는 기도에 연결된 기관으로서 항상 각종항원의 침입시 면역적으로 반응할 수 있는 것으로 알려져 있기 때문에 중이강의 관문인 이관과 고막에서 비만세포의 존재는 매우 중요할 것으로 고려되고 있다.
   중이계에는 비만세포의 전구가 존재하며 국소적으로 성장동안 항원자극에 의해 일어나는 면역학적 사건의 결과로서 비만세포로 분화되어 중이의 국소방어계를 이루고있다.
   중이의 삼출액은 상고실에서 시작되고 항상 확장된 혈관이 있는 고막의 이완부에 관련된다.
   흰쥐의 고막 이완부에 대한 조직학적연구는 많은 비만세포가 이곳에 존재하며 항원물질을 제거하려고 강력한 혈관의 능동적 운동에 관여하는 물질인 히스타민을 분비하므로 혈류와 투과성을 변화시켜 혈장과 백혈구의 과다증가를 일으켜 혈관 밖으로 유출되며 이러한 일련의 과정이 삼출성중이염을 일으키는 근간으로 설명되고 있다.
   최근에 실험적 그리고 인간의 삼출성중이염의 삼출액에서 높은 histamine의 존재를 확인하였으며 Hellstrom은⁶⁾ 고막의 이완부의 많은 비만세포의 분포가 직접 삼출성중이염에 깊게 관여되어 있을 것으로 보고하였다.

결     론

   저자들은 흰쥐 고막과 이관에서 비만세포의 존재와 분포의 특성을 규명하기 위하여 Toluidine blue 염색을 실시하여 주로 혈관에 인접한 결합조직에서 비만세포가 특징적으로 분포되어 있음을 증명하였으며 이들 비만세포의 존재는 비인강으로부터 침범되는 각종 자극으로부터 중이강의 방어에 중요함과 동시에 중이염의 병인에 관련될 수 있을 것으로 시사된다.

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