The Effects of Vitamin C on the Activity of Liver Enzymes and Hepatic Damage in Rats Treated with Radiation and Aflatoxin $B_1$

Vitamin C가 방사선과 Aflatoxin $B_1$을 투여한 흰쥐의 간 기능 효소 활성 및 간 손상에 미치는 효과

This study was conducted to determine the effects of vitamin C on the activity of liver function enzymes and electromicrographic changes in white rats treated with aflatoxin $B_1(AFB_1)$ or X-ray and $AFB_1$. Six week-old male Sprague-Dawley rats were randomly divided into five groups: a control group, $AFB_1$ treated group, $AFB_1$ treated group with vitamin C, X-ray and $AFB_1$ co-treated group, X-ray and $AFB_1$ co-treated group with vitamin C. On the first day of the experiment, only one dose of X-rays was exposed to the entire liver at 1,500 cGy. Next, vitamin C was injected at 10 mg/kg body weight by intraperitoneal injection, followed 1 hr later by the administration of 0.4 mg/kg of $AFB_1$ by intraperitoneal injection. These treatments were then administered every three days over a period of 15 days. On the 16th day of treatments, the animals were sacrificed. Analysis of the activity of the liver function enzymes, GOT, ALK phatase and LDH, in the sera of rats revealed that they were somewhat increased by $AFB_1$ treatment, X-ray and $AFB_1$ co-treatment when compared to the control group. Furthermore, the activity of these enzymes decreased in response to administration of vitamin C. Especially, the levels of GOT were remarkably decreased in the $AFB_1$ treated group treated with vitamin C when compared to the group treated with $AFB_1$ alone(p<0.001). Electromicrographic analysis revealed cloudy swelling, necrosis, vesicular degeneration and fat accumulation of hepatocytes in response to treatment with $AFB_1$ or co-treatment with X-ray and $AFB_1$. However, the destruction of hepatic cells was considerably lower in the vitamin C-treated group. These results indicate that vitamin C had ameliorating effects on the hepatic cell damage.

Aflatoxin은 Aspergillus 속 곰팡이로부터 생성되며, 사람에게 있어서 간독성 및 간암을 유발하는 잠재력을 가진 곰팡이 독소이며, 지질과산화 반응은 aflatoxin $B_1$에 의한 세포 산화적 손상 시 발생하는 주요 현상 중의 하나이다. 방사선은 수술, 항암약물요법과 더불어 임상 시 중요한 치료 방법이나, 정상세포에 방사선을 조사하였을 때 반응성이 높은 활성산소와 과산화라디칼($OH^*$)을 생성하여 세포막의 불포화 지방산을 지질 과산화물로 변성시켜 세포 산화적 손상을 일으킨다. 본 연구는 곡류를 주식으로 하는 우리나라 사람들의 경우, aflatoxin $B_1$에 노출되기 쉽고 이들 중 일부는 위, 간, 담도 암과 같은 상복부 암으로 진단되어 간을 포함하는 부위에 대해 방사선 치료를 받을 수 있는 경우를 생각하여 흰쥐에게 aflatoxin $B_1$을 투여하거나 방사선과 aflatoxin $B_1$을 병합 처리하여 vitamin C가 간독성 유발요인과 연관된 간 기능 효소들의 변화와 전자현미경 실험에 의한 형태학적 관찰을 알아보고자 시행되었다. X-ray 조사는 실험기간 내 단 1회로 실험사육기간 첫 일에 조사하였고, X-ray 조사 후 vitamin C를 투여하였으며 vitamin C 투여 1시간 후 $AFB_1$을 투여하였다. Vitamin C와 AFB은 모두 복강투여로 실험 사육 첫 일부터 1회 시작하여 3일에 한번씩, 5회 반복 투여 하였으며 실험동물 사육기간은 총 15일로 하였다. GOT, ALK phatase, LDH는 유의적인 차이는 없으나 $AFB_1$을 투여한 2군에 비해 2군에 vitamin C를 투여한 3군이, 방사선과 $AFB_1$ 병합 처리한 4군에 비해 4군에 vitamin C를 투여한 5군이 각각 감소하는 경향이었다. 간 기능 효소 중 GPT는 대조군에 비해 $AFB_1$을 투여한 2군은 유의적인 차이가 없었으나 증가하였으며, 특히 2군에 비해 2군에 vitamin C를 투여한 3군은 수치가 p<0.001 수준에서 현저히 감소하였다. TEM을 이용한 간세포의 형태에서는 $AFB_1$ 단독 처리군의 세포(G2)는 세포의 핵과 핵막이 팽창되어 있으며, 소포체가 긴 막대 모양에서 원형으로 변형되어 나타나고, 미토콘드리아는 크리스테(cristae)가 분열되어 속이 빈 형태를 보여주고 있으나 여기에 vitamin C를 투여한 3군의 세포(G3)에서는 핵은 아직 약간 팽창된 모양을 하고 있으나 핵막의 모양이 거의 정상으로 되었으며, 소포체와 미토콘드리아도 거의 정상 모양을 회복하고 있다. X선 조사와 $AFB_1$ 병합 처리군인 4군의 세포(G4)는 조직의 상당한 파괴가 관찰되었으며, 여기에 vitamin C를 투여한 5군의 세포(G5)는 정상적이지는 않으나 파괴 정도가 덜 한 것을 볼 수 있었다. 이로써 $AFB_1$ 단독 투여군인 2군, 방사선과 $AFB_1$ 병합 처리한 4군에 각각 vitamin C를 혼합 투여한 3군과 5군에서 핵과 핵막 등이 정상에 가깝게 회복된 현상은 vitamin C의 항산화력에 의해 세포막 표면에 형성된 틈이나 팽창 상태가 가역적이고 반복적인 결합이 유도되어 핵과 핵막이 많이 회복된 것을 확인할 수 있었다.