| Distribution of Neuropeptides in Nasal Polyp and Polypoid Mucosa. |
| Pil Jun Ko, Ki Sang Rha, Chan Il Park |
| Department of Otolaryngology, College of Medicine, Chungnam National University, Daejeon, Korea. |
| 비용과 비용양점막에서 Neuropeptides의 분포 |
| 고필준 · 나기상 · 박찬일 |
| 충남대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
|
|
|
|
|
| ABSTRACT |
BACKGROUND:
The pathogenesis of nasal polyp is not well understood, however the common pathway of nasal polyp formation is tissue edema. Factors that are known to predispose tissue edema include histamine, arachidonic acid metabolites, serotonin and peptidergic neuro-transmitters.
OBJECTIVES:
To elucidate the pathophysiological roles of peptidergic neurotransmitters on the polyp formation, we investigated the distribution of several immunoreactive nerve fibers.
MATERIALS AND METHODS:
We obtained normal middle turbinate mucosa, edematous middle turbinate mucosa, polypoid middle turbinate mucosa and nasal polyp tissue from 5 patients at the time of surgery and we determined the distribution of substance P(SP) immunoreactive, vasoactive intestinal peptide(VIP) immunoreactive and neuropeptide-Y(NPY) immunoreactive nerve fibers in the above tissues using avidin-biotin complex(ABC) immunohistochemical method.
RESULTS:
Fine varicose peptidergic nerve fibers were found numerously in normal mucosa and they were decreased in number in the edematous mucosa. However the peptidergic nerve fibers were hardly found in the polypoid mucosa and the pedicle of polyp, and no nerve fibers were found in the apex of polyp except VIP-immunoreactive nerve fibers.
CONCLUSION:
Decreasing tendency of distribution of these peptidergic nerve fibers in the order of edematous mucosa, polypoid mucosa, and polyp may indicate the denervation of autonomic nervous system. These phenomenon suggests the important role of peptidergic neurotransmitters in the early stage of polyp formation. However, once the polyp has been formed, contribution of the peptidergic neurotransmitters is considered to be negligible. |
| Keywords:
NeuropeptidesㆍNasal polypㆍAvidin-biotin complex(ABC) method |
서론
비용형성의 기전에 대하여는 많은 이론이 제시되었지만 아직 확실한 정설이 없고 일반적으로 점막부종이 한가지 중요한 인자로 작용한다고 알려져 있다.1) 점막부종에 영향을 주는 요인으로는 Bernouilli현상과 같은 물리적인 요인, 알레르기, 감염, 자율신경계의 부조화 등이 있으며 여기에 histamine, arachidonic acid metabolite, serotonin, neurotransmitter 등 여러가지 vaso-active substance가 기여한다고 알려져 있다.
비용의 신경분포에 대하여 Cauna등2)은 비용조직에는 분비성, 감각성, 혈관운동성 신경섬유가 분포하지 않는다고 하였으나, Hiraide등3)은 비용의 기저부에는 교감 및 부교감신경섬유가 분포하고 있음을 보고하였다. 펩타이드계 신경전달물질의 비용에서의 분포와 역할에 대해서는 아직 많은 연구가 이루어지지 않고 있으나 Fang등4)에 의하면 비용의 기저부에서 substance P(SP)나 calcitonine gene related peptide(CGRP)등은 발견되지 않았으나 neuropeptide-Y(NPY), vasoactive intestinal peptide(VIP)는 혈관주위와 점막하분비선에 많이 분포하고 있었으며, 비용의 첨부에서는 위의 모든 펩타이드계 신경전달물질이 발견되지 않았다고 하였다. 그러나 비용형성에 중요한 단계인 점막부종이 있는 경우나 비용양점막에서 펩타이드계 신경전달물질의 분포에 대해서는 아직 연구된 바가 없다. 이에 저자들은 정상 중비갑개점막, 부종 중비갑개점막, 비용양 중비갑개점막 및 비용조직에서 avidin-biotin complex(ABC)법을 통한 면역조직화학염색법을 통해 펩타이드계 신경전달물질중 SP, VIP, NPY의 분포양상을 비교함으로써 이들이 비용형성의 병태생리에 어떤 연관을 가지고 있는지를 알아보고자 본 실험을 시행하였다.
대상 및 방법
비질환이 없는 환자의 중비갑개점막을 정상비점막으로 정하여 비내시경을 통해 채취하였으며, 부비동염환자의 비내시경 수술중 중비갑개의 부종으로 중비갑개의 외측점막이 비외측벽과 접촉되어 있는 경우를 부종점막, 중비갑개가 비용양상을 보이나 육경이 없고 넓은 기저부를 보이는 경우를 비용양점막으로 정의하고 각각 5명의 환자에서 조직을 얻었으며, 5명의 환자에서 육경이 있는 비용조직을 얻어 기저부와 첨부로 나누었다.
채취한 조직은 Zamboni 용액에 담가 4℃에서 하루간 고정후, 10% sucrose를 포함하는 인산완충 생리식염액(이하 0.1M PBS, pH7.2)으로 4℃에서 4시간 세정한 다음 다시 20% sucrose를 포함하는 0.1M PBS로 하루간 세정후 OCT compound에 담가 -70℃에 동결시켰다. 동결된 조직을 cryostat로 10μm 두께로 자른 다음 Poly-L lysine coated slide에 붙인 후 1시간동안 공기중에서 말렸다. 0.1M PBS로 세정후 내인성 peroxidase의 활성을 저지하기 위해서 1% periodic acid에 5분간 반응시킨 다음 0.1M PBS로 다시 세정하였다. 배경염색을 줄이기 위해 0.3% triton-X, 1% normal goat serum(NGS), 1% bovine serum albumin(BSA)을 포함하는 0.1M PBS에 1시간 반응시킨 후 일차항체로 8000배로 희석한 가토 항SP 혈청(Amersham, Buckinghamshire, UK), 8000배로 희석한 가토 항VIP 혈청(Amersham, Buckinghamshire, UK), 8000배로 희석한 가토 항NPY 혈청(Amersham, Buckinghamshire, UK)을 적하시킨 후 4℃에서 각각 하룻밤동안 반응시켰다. 모든 항체는 0.3% triton-X, 1% normal goat se-rum(NGS), 1% bovine serum albumin(BSA)을 포함한 0.1M PBS로 희석하였다. 다음날 0.1M PBS로 세정후 이차항체로 biotinylated-anti-rabbit IgG에 1시간 반응시킨 다음 0.1M PBS로 세정하였다. 0.1M PBS로 희석한 ABC에 1시간 반응시킨 후 다시 0.1M PBS로 세정하였다. 발색을 위해 0.04% NiCl 2, 0.03% H 2O 2를 포함하는 0.025% 3,3diaminobenzidine(DAB)용액에 약 90초간 반응시킨 다음 0.1M PBS로 세척후 1% methyl green으로 대조염색을 한 다음 탈수 봉입하여 광학현미경하에서 관찰하였다.
400배의 모든 시야에서 면역염색된 신경섬유의 분포가 관찰된 경우 numerous, 모든 예에서 일부 시야에서만 관찰된 경우 few, 일부 예에서 한두 시야에서만 관찰된 경우 trace, 전혀 신경섬유가 관찰되지 않은 경우 absent, 그리고 numerous와 few중간정도의 분포를 보인 경우 moderate라 정의하였다.
결과
정상비점막과 부종점막에서 SP 양성신경섬유는 상피층과 기질층에 많이 분포하고 있었으나 혈관 근처와 점막하분비선 주위에서는 약간의 신경섬유만이 관찰되었으나 비용양점막이나 비용의 기저부에서는 일부 예에서만 기질층에서 관찰되었고(Fig. 1), 비용의 첨부에서는 전혀 관찰되지 않았다(Table 1).
정상비점막과 부종점막에서 VIP 양성신경섬유는 점막하분비선과 기질층에 많이 분포하고 있었으며 혈관주위에서도 약간의 신경섬유가 관찰되었다(Fig. 2). 비용양점막에서는 정상점막이나 부종점막에 비해 적지만 모든 예에서 기질층과 점막하분비선 주위에 VIP 양성신경섬유가 분포하고 있음이 관찰되었으며 비용의 기저부의 기질층에서는 모든 예에서, 분비선 주위에서는 일부 예에서 관찰되었다. 그리고 비용의 첨부에서도 일부 예에서 기질층에 분포하고 있는 것이 관찰되었다(Fig. 3)(Table 2).
NPY 양성신경섬유는 정상비점막의 세동맥, 정맥동 등 혈관주위에 많이 분포하고 있었으며(Fig. 4), 고유층에서도 많이 관찰되었고 점막하분비선 주위에서도 일부 예에서 관찰되었다. 부종점막에서는 정상점막에 비해 전체적으로 적은 수의 NPY 양성신경섬유가 관찰되었으며 비용양점막이나 비용의 기저부에서는 고유층에만 소수의 신경섬유가 관찰되었으나(Fig. 5), 비용의 첨부에서는 관찰되지 않았다(Table 3).
전체적으로 펩타이드계 신경전달물질에 대한 양성신경섬유는 정상 비점막과 부종점막에서 상당히 많이 분포하고 있었으나, 비용양점막이나 비용의 기저부에서는 약간의 신경섬유만이 관찰되었고, 비용의 첨부에서는 일부 예에서만 기질층에서 VIP양성신경섬유가 관찰된 것을 제외하고는 펩타이드계 신경섬유는 관찰되지 않았다.
고찰
비용의 발생기전에 관하여는 여러가지 학설이 주장되고 있다. Hajek등5)에 의한 혈장유출액이 비점막의 심부층에 모여서 비점막 표면이 융기되어 발생된다는 설, Jenkin등6)에 의한 염증세포의 침윤으로 세포간 공간의 폐쇄에 의해서 점막부종이 형성되고 비용이 형성된다는 설, Krajina등7)에 의한 비점막 분비선의 증식에 의해 비용이 발생된다는 설, 그리고 Tos등 8)에 의한 부종과 염증세포 침윤에 의한 상피세포 파열설 등 많은 학설이 있으나 아직 확실한 정설이 없고 한가지 공통된 것은 부종이 중요한 인자로 작용한다는 것이다.1)
점막부종에 관여하는 여러가지 인자 중에서 신경전달물질의 역할은 조직에 신경섬유의 존재를 확인함으로써 알 수 있다. 비점막에서의 신경분포에 대한 연구는 동물 및 사람의 정상비점막에서 많이 이루어 졌으나 비용조직에서의 신경전달물질의 분포와 역할에 대하여는 아직 많은 연구가 이루어지지 않은 실정이다. Cauna등2)은 6명의 환자에서 얻은 9개의 비용조직에서 감각성, 분비성, 혈관운동성 신경섬유를 관찰할 수가 없었고, 이러한 탈신경상태는 알레르기나 염증반응과 함께 비용의 성장에 관여하리라 하였으며, Hiraide등3)은 비용의 기저부에서는 교감 및 부교감신경섬유를 관찰할 수 있었으나 그외의 부분에서는 관찰할 수 없어 분비선과 혈관의 자율신경계에 의한 신경지배가 이루어지지 않는 자율신경계의 부조화에 의해서 비용이 발생하고 성장할 수 있을 것이라 하였다. 또 Fang등4)은 비용조직을 기저부, 체부, 첨부로 나누어 정상점막과의 펩타이드계 신경전달물질의 분포양상을 비교분석한 결과 비용의 기저부에서 SP나 CGRP 양성신경섬유는 관찰할 수 없었으나 VIP, NPY 양성신경섬유가 혈관주위와 점막하분비선에 분포하고 있었으며, 비용의 첨부에서는 위의 모든 펩타이드계 신경전달이 분포하지 않아 비용의 발생과 성장에 이들의 상호작용이 중요한 역할을 할 것이라 하였다.
여러 펩타이드계 신경전달물질중에서 감각신경계 말단에서 분비되는 것으로 알려진 SP는 감각인지조직, 특히 피부와 치아수질등과 호흡기계에 많다고 알려져 있으며9)10) 비점막에서는 SP양성신경섬유가 상피층내와 상피하 그리고 고유층의 소혈관, 점막하분비선에도 분포하여 비점막손상, 감염, 독소, allergen에 노출 등에 의한 자극에 의해 신경섬유로부터 SP의 분비가 증가하여 혈관확장, 혈장의 혈관외로의 유출, 점막하분비선의 분비증가 등을 일으킨다고 알려져 있다.4)11)12)
저자들의 경우 SP양성신경섬유는 정상 중비갑개점막에서 주로 고유층, 상피층에 분포하고 혈관과 분비선주위에도 소수의 분포를 보였고 부종점막에서도 정상점막에 비해 적지만 유사한 분포양상을 보였으나, 비용양점막 및 비용의 기저부에서는 기질층에서만 일부 예에서 보였고 비용의 첨부에서는 전혀 관찰할 수 없었다. 이와 같이 비용양점막, 비용의 기저부, 비용의 첨부 순으로 SP양성신경섬유의 분포가 감소됨은 비용이 성장하면서 denervation이 일어나고 따라서 SP의 역할이 점차로 감소됨을 예견할 수 있다.
VIP는 부교감신경계의 후신경절 신경섬유에서 acetylcholine과 함께 존재하는 신경전달물질로 비점막에서는 주로 점막하분비선과 소혈관주위에서 발견되며 신경자극시 혈관확장과 점막하분비선으로부터 분비물질의 증가를 유발한다고 한다.4)13)14)15) 또한 SP에 의한 혈장의 혈관외 유출정도를 증가시키는 것으로 알려져 있으며13), 비용기저부의 기질층에서 비만세포를 자극하여 여러가지 염증매개물질의 방출에 기여하고 또한 주위의 임파구와 과립구에 작용하여 효소와 여러가지 활성단백의 분비에 관여하여 염증반응과 조직부종을 일으키는 것으로 알려져 있다.4) 저자들의 경우 정상비점막에서 VIP양성신경섬유는 주로 기질층과 점막하분비선 주위에 분포하고 있었으며 혈관근처에서도 소수의 분포를 보였으며 부종점막에서는 정상점막에 비해 약간 감소되었으나 비슷한 분포양상을 보였으며, 비용양점막, 비용의 순으로 그 분포양상이 감소되어 SP와 같이 비용이 성장함에 따라 그 역할이 감소됨을 추측할 수 있었다.
NPY는 교감신경계의 후신경절섬유에서 분비되며 비점막에서 신경섬유의 분포는 주로 소동맥, 정맥 그리고 동정맥문합부위에 주로 분포하며 동맥에서는 신경총을 형성하기도 한다. 또한 약간의 신경섬유는 점막하분비선과 상피층에도 분포하며 신경자극시 혈관수축, 조직혈류감소를 일으키며 혈관운동조절과 점막섬모운동에 관여한다고 알려져 있다.4)10)11)12) 저자들의 경우 정상비점막에서 NPY양성신경섬유는 주로 기질층과 혈관주위에서 관찰되었고 점막하분비선에서도 소수의 분포를 관찰할 수 있었으며, 부종점막, 비용양점막, 비용의 순으로 그 분포양상이 감소되어 SP, VIP에서와 같이 그 역할이 감소됨을 예견할 수 있다.
전체적으로 부종점막에서는 수는 적지만 정상비점막에서 보이는 것과 유사한 신경전달물질 양성신경섬유의 분포를 보였으나 비용양점막에서는 이러한 양성신경섬유의 분포가 매우 감소하였고 비용의 기저부에서는 Fang등4)에 의한 보고와 같이 VIP, NPY양성신경섬유 뿐아니라 SP양성신경섬유도 고유층에서 관찰되었고, 비용의 첨부에서도 Fang등4)에 의한 보고와 달리 일부 예에서 VIP양성신경섬유가 고유층에서 관찰되었다.
결론적으로 펩타이드계 신경전달물질이 비용형성기전에 있어서 공통된 초기단계인 점막부종을 일으키는 중요한 한가지 인자로서 생각되지만 본 실험의 결과 정상비점막, 부종점막, 비용양점막, 비용의 순으로 펩타이드계 양성신경섬유의 분포정도가 감소됨을 보여 그 역할은 비용이 점차로 성장, 발달함에 따라 감소되고 여러가지 다른 인자가 비용의 성장에 관여하리라 사료된다.
결론
SP양성신경섬유는 정상비점막,부종점막의 상피층과 기질층, 그리고 점막하분비선과 혈관주위에서 관찰할 수 있었으나 비용양점막이나 비용의 기저부에서는 일부 예에서만 기질층에서 관찰되었으며, 첨부에서는 발견할 수 없었다.
VIP양성신경섬유는 정상비점막과 부종점막의 기질층과 점막하분비선에 많이 분포하였고 혈관주위에서도 관찰할 수 있었으나, 비용양점막과 비용의 기저부, 첨부순으로 분포정도가 감소하였다.
NPY양성신경섬유는 정상비점막과 부종점막의 고유층과 혈관주위에 주로 분포하고 있었으나, 비용양점막과 비용의 기저부순으로 분포정도가 감소 하였으며, 비용의 첨부에서는 관찰되지 않았다.
이와 같이 펩타이드계 양성신경섬유의 분포정도가 감소됨은 비용이 성장, 발달함에 따라 탈신경이 일어남을 의미하며 이러한 현상은 펩타이드계 신경전달물질이 비용형성의 초기단계에서는 한가지 중요한 인자로 작용할 것이라 사료되지만 비용의 성장에는 여러가지 다른 인자가 관여하리라 사료된다.
REFERENCES
1) Larsen PL, Tos M：Polyp formation by experimental tubal occlusion in the rat. Acta Otolaryngol (Stockh). 1991；111：926-933
2) Cauna N, Hinderer KH, Manzetti GW, Swanson EW：Fine structure of nasal polyps. Ann Otol. 1972 ；81：41-58
3) Hiraide F, Kakoi H：Histochemical study on innervation of glands and blood vessels in nasal polyps. Acta Otolaryngol (Stockh). 1986；430：5-11
4) Fang SY, Shen CL, Ohyama M：Presences of neuropeptides in human nasal polyp. Acta Otolaryngol (Stockh). 1994；114：324-328
5) Hajek M：Uber die pathologischen veranderungen der siebbeinknochen im gefolge der entzundlichen sch-leimhauthyperthrophie und der nasenpolypen. Arch Laryngol Rhinol. 1898；4：277
6) Jenkins J：Blockade theory of polyp formation. Laryngoscope. 1932；42：703-704
7) Krajina Z：A contribution to the etiopathogenesis of nasal polyps. Pract Oto-Rhino-Laryngol. 1938；25：241-246
8) Tos M：The pathogenetic theories in formation of nasal polyps. Am J Rhinol. 1990；4：51-56
9) Baraniuk JN, Lundgren JD, Okayama M, et al：Substance P and neurokinin A in human nasal mucosa. Am J Respir Cell Mol Biol. 1991；4：228-236
10) Kronberger CH, Hacker GW, Muss W, Saria A, Albegger K：Autonomic and peptidergic innervation of human nasal polyp. Acta Otolaryngol (Stockh). 1993 ；113：387-393
11) Baraniuk JN, Castellino S, Lundgren JD, et al：Neuropeptide Y (NPY) in human nasal mucosa. Am J Respir Cell Mol Biol. 1990；3：165-173
12) Barnes PJ, Baraniuk JN, Gelvisi MG：Neuropep-tides in the respiratory tract. Am Rev Respir Dis II. 1991；144：1391-1399
13) Baraniuk JN, Lundgren JD, Okayama M, et al：Vasoactive intestinal peptide in human nasal mucosa. J Clin Invest. 1990；86：825-831
14) Barnes PJ, Baraniuk JN, Gelvisi MG：Neuropeptides in the respiratory tract. Am Rev Respir Dis I. 1991；144：1187-1198
15) Uddman R, Malm L, Fahrenkrug J, Sundler F：VIP increases in nasal blood during stimulation of the vidian nerve. Acta Otolaryngol. 1981；91：135-138
|
|
PDF Links
Full text via DOI 
Download Citation 
