Fine Structure and Detoxification Kinetics in Kupffer Cells after Injection of Endotoxin in Rats

내독소 투여에 의한 Kupffer 세포의 미세형태학적 해독반응

The aim of this study was to clarify the role of Kupffer cells in the mechanism of endotoxin-induced liver injury. The study on fine structure of Kupffer cells was performed after the injection of endotoxin. The endotoxin(Escherichia coli lipopolysaccharide 026 : B6. 1.5mg/100 g of body weight) was intraperitoneally injected in Sprague-Dewley rats. Animals were sacrificed at 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 8, 16, 24, 72 and 120 hours after the injection of endotoxin. Livers were extirpated and processed to be examined by light and electron microscopy. The results obtained were summerized as follows: Early changes observed in liver after endotoxin injection included the increased number and hypertrophy of Kupffer cells, infiltration of neutrophils and presence of fibrin thrombi within the sinusoids. The continuous increase of the Kupffer cells in number with hypertrophy, congestion and infiltration of inflammatory cells within the sinusoids were observed. Hepatocytes showed fatty change and occasional necrosis. At 72 hours the congestion decreased. At 120 hours the number of Kupffer cells was increased, but the morphology of Kupffer cells became similar to that of the control group. The numbers and sizes of primary and secondary lysosomes and amount of euchromatin of Kupffer cells increased. Swellings and increase in number of mitochondria, Golgi complex, smooth endoplasmic reticulum, rough endoplasmic reticulum were evident. Microthrombi were present within the sinusoids. The swelling of rough endoplasmic reticulum and mitochondria, decrease of glycogen particles, fatty change, hypoxic vacuoles, pyknotic nuclei and occasional necrosis were observed in hepatocytes. At 72 hours the number of secondary lysosomes in Kupffer cells decreased. At 120 hours the morphology of Kupffer cells became similar to that of the control group. According to these results, it was postulated that the endotoxin was initially taken up by pinocytosis into Kupffer cells and degraded in secondary lysosomes of activated Kupffer cells. Kupffer cells may play an important role in the defense mechanism of liver during endotoxemia. The dysfunction of Kupffer cells and ischemia by sinusoidal microthrombi may cause liver injury.

내독소에 의한 간 상해 때 Kupffer 세포의 역할과 작용 기전을 규명하기 위하여 내독소 (Escherichia coli 026 : B6 lipopolysaccharide)를 Sprague-Dawley rat에 체중 100g 당 1.5mg을 복강내에 투여하여 15분, 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 8시간, 16시간, 24시간, 72시간, 120시간 후 Kupffer세포의 형태학적 변화를 광학 및 전자현미경적으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 광학현미경적 소견으로는 내독소 투여 15분 후 부터 Kupffer 세포 수의 증가와 비대가 관찰되었으며 시간이 경과함에 따라 더욱 심해졌고, 동모양혈관내 호중구, 적혈구 및 섬유소의 침윤이 관찰되었다. 4시간 후에는 동모양혈관의 울혈과 확장이 관찰되었고 호중구외에도 호산구 및 림프구 등의 염증세포가 침윤되었다. 72시간 후 울혈은 감소되었고, 120시간 경과 후 Kupffer 세포의 수는 증가하였지만 형태학상 대조군과는 큰 차이는 없었다. 전자현미경적 소견으로는 내독소 투여 15분 후부터 Kupffer 세포에서는 포음소포의 증가와 일차 리소솜과 이차 리소솜의 수와 크기의 증가가 관찰되었으며 시간이 경과함에 따라 더욱 심해졌다. 진정염색질이 증가하였고 무과립형질내세망의 증가와 종창, 과립형질내세망의 종창, 골지복합체의 종창 및 폴리리보솜이 관찰되었다. 사립체의 종창, 전자밀도 저하 및 능선의 소실이 관찰되었고, 혈소판과 섬유소의 응집으로 인한 미소혈전이 동모양혈관내에서 관찰되었다. 72시간 후 Kupffer 세포의 이차리소솜이 감소되었으며, 120시간후 Kupffer 세포는 형태학적으로 대조군과 큰 차이는 없었다. 간세포는 1시간 후 지방변성이 보였고, 16시간 후에는 저산소성 공포 및 괴사가 관찰되었다. 이상의 성적을 종합하면 Kupffer 세포는 음세포작용에 의해 내독소를 탐식하고 진정염색질의 양의 증가와 세포소기관의 증가에 의해 활성화되어 리소솜의 형성을 증가시켜 내독소를 분해하고 해독화하여 간세포의 방어에 중요한 역할을 하며 내독소에 의한 간 상해는 간세포에 대한 직집적인 독성작용이라기 보다는 이러한 Kupffer 세포의 탐식과 분해하는 기능부전과 동모양혈관내 미소혈전 형성에 의한 허혈이 간 상해를 일으키는데 관여하였을 것으로 생각되었다.