Effects of Jaeumkanghwa-tang on the Rat Hypothyroidism Induced by Propylthiouracil (PTU)

자음강화탕(滋陰降火湯)이 Propylthiouracil(PTU)로 유발된 Rat의 갑상선기능저하증에 미치는 영향

Abstract

Objectives: This study was to evaluate the effect of Jaeumkanghwa-tang (JEKHT) on the propylthiouracil (PTU)-induced rat hypothyroidism. Methods: Six groups, each of 8 rats per group were used in the present study - intact vehicle control, PTU control, Levothyroxine ($LT_4$), JEKHT 500, 250 and 125 mg/kg treated groups. JEKHT were administered once a day for 42 days as an oral dose of 500, 250 and 125 mg/kg, and hypothyroidism was induced by daily subcutaneous treatment of PTU 10 mg/kg for 28 days. The changes on the body and organ weight, serum hormone and lipid profiles, liver and testis antioxidant defense factors were observed with histopathology of organs. Results were compared with $LT_4$ 0.5 mg/kg intraperitoneally treated rats in this experiment. Results: PTU treatment, marked decrease of body weight, increases of thyroid weight, decreases of liver, testis, epididymis and prostate weights, decreases of serum Tri-iodothyronine ($T_3$), and Thyroxine ($T_4$) level with increase of serum Thyroid-stimulating hormone (TSH) level, decreases of serum testosterone and dihydrotestosterone (DHT) level with increases of serum Follicular stimulating hormone (FSH) level, increases of serum High density lipoprotein (HDL), decrease of triglyceride content, increase of serum Aspartate aminotransferase (AST) level, decreases of liver and testis antioxidant defense factors were observed. In addition, marked hyperplasia of follicular cells with decreases of follicular colloid contents and diameters was additionally demonstrated with the decrease of hepatocyte numbers per unit area due to hypertrophy of hepatocytes related to lipid droplet depositions, increase of a/oligospermatic epididymal tubules with epididymal atrophic changes, seminiferous tubular atrophy with decrease of stage I~II seminiferous tubules in testis, prostate tubular atrophic changes at histopathological inspections. However, these PTU induced hypothyroidism and related hepatic and male reproductive organ damages were favorably and dose-dependently inhibited by treatment of JEKHT 500, 250 and 125 mg/kg, and JEKHT also effectively regulated the PTU-induced abnormal antioxidant defense factor changes in the both liver and testis. Conclusions: JEKHT 500, 250 and 125 mg/kg dose-dependently inhibited PTU-induced hypothyroidism and related liver and male reproductive organ damages in rats.

I. 서 론

갑상선기능저하증이란 갑상선호르몬의부족으로 인해 말초조직의 대사가 저하된 상태를 말한다. 갑상선기능저하증은 서서히 진행하므로 병기에 따라 증상이 다양하지만 전형적인 증상으로는 피로, 한불내성, 체중증가, 부종, 무력감, 기억력감퇴, 변비, 근육통 등을 들 수 있다1). 특히, 갑상선기능저하증은 고프로락틴증으로 배란장애를 유발하여 황체기 결함, 희발월경, 무월경 등의 월경 이상을 초래하고, 임신부의 경우 자간전증, 태반조 기박리, 저체중아 출산, 사산 및 심부전, 빈혈, 산후출혈 등의 가능성을 높여 여성의학에서 중요한 의미를 가진다2).

갑상선기능저하증의 치료는 부족한 갑상선호르몬을 외부에서 공급하여 보충해 주는 방법을 이용하지만 일생동안 약물을 복용해야 하는 문제점을 가질 뿐만 아니라, 주로 사용되는 Levothyroxine(LT4)은 급성 심근 경색이나 불안정성 협심증등의 허혈성 심질환의 위험성, 갑상선호르몬 요구량의 변화, LT4를 보충해도 호전 증상이 없는 등 여러 가지 문제점을 유발한다3).

갑상선기능저하증은 한의학적으로 浮腫, 虛勞, 行遲, 語遲, 結陽證 , 解顱 등과 관련이 깊은 질환으로 보고 있으며, 그 원인은 주로 氣血不足, 脾腎陽虛,命門火衰, 心脾腎陽虛이며 치료는 補氣補血, 溫補脾腎 , 溫補腎腎, 溫補心腎하는 大營煎, 右歸飮, 八味地黃丸, 十全大補湯, 補中益氣湯 등이 응용되고 있다4). 갑상선기능 저하증에 대한 실험적 연구는 眞武湯5), 當歸四逆湯6), 大營煎7) 등의 복합처방에 대한 연구, 淫羊藿8),肉蓯蓉9), 柴胡10) 등의 단일 약재에 대한 연구, 人蔘水鍼11), 鹿茸水鍼12)의 약침에 대한 연구가 있었다.

滋陰降火湯은 ≪萬病回春≫13)에 “治陰虛火動 發熱咳嗽吐痰喘急 盜汗口乾此方與六味地黃丸相兼服之 大補虛勞神效”라 하여 처음 언급된 처방으로, 陰虛火動으로 潮熱, 盜汗이 있으며 痰이 粘稠한乾咳, 거무스름하고 枯燥한 피부, 변비의 경향이 치료의 목표가 된다. 현재까지 滋陰降火湯에 대해 불면증상의 개선효과14), 알레르기성 염증반응 억제 효과15), 면역활성 효과16) 등이 보고되고 있다.

현재까지 大營煎을 제외하면 갑상선기능저하증에 補陰劑을 이용한 연구가 부족한 실정이며, 滋陰降火湯이 갑상선 기능 이상에 대한 효과는 아직 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 한의학에서 대표적인 補陰之劑인 滋陰降火湯의 경구 투여가 propylthiouracil(PTU)로 유발된 rat의 갑상선기능저하증에 미치는 영향을 관찰하였으며, 갑상선기능저하증 치료제로 사용되고 있는 LT4 복강 투여군과 비교하여 유의한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.

 

II. 실 험

1. 재 료

1) 약 물

한국식품의약품안전청의 승인 하에 Korean Good Manufacturing Practice(KGMP) 조건에서 생산한 보험약제인 滋陰降火湯(Hanzung Pharm. Co., Daejeon, Korea)을 구입하여 사용하였으며, 滋陰降火湯 1포 분량의 조성은 아래와 같다(Table 1). 구입한 연갈색의 滋陰降火湯 분말은 4℃의 냉장고에 보관 후 실험에 사용하였으며, 용매인 증류수에 100 mg/ml의 농도까지 비교적 잘 용해되었다. 또한 대조약물로 사용한 백색 분말의 LT4(Sigma, St. Louise, MO, USA) 역시 -20℃의 냉장고에 보관 후 실험에 사용하였으며, 용매인 멸균 생리식염수에 0.25 mg/ml의 농도까지 비교적 잘 용해되었다.

Table 1.Composition ofJaeumkanghwa-tang (JEKHT) Used in This Study

2) 동 물

132 마리의 수컷 SPF.VAF Outbred Crl:CD [Sprague-Dawley] rat(6-wk old upon receipt, OrientBio, Seungnam, Korea)을 15일간의 순화과정을 거쳐 실험에 사용하였으며, 순화과정 및 실험 전 기간동안 20~25℃의 온도와 40~45%의 습도가 조절된 사육실에서 polycarbonate 사육상자에 4마리씩 수용하여 사육하였고, 명암 주기(light : dark cycle)는 12시간 주기로 조절하였으며, 사료(Samyang, Korea)와 음수는 자유롭게 공급하였다. 순화과정 후 체중(Average: 284.88±10.83g; ranged in 269.00~316.00 g)이 일정한 실험동물을 선별하여, 군당 8마리씩, 총 6개 군으로 구분하여, 실험에 사용하였다. 모든 실험동물은 滋陰降火湯 또는 용매투여 시작일 및 최종 부검일 18시간 전 각각 절식을 실시하였으며(이 기간에도 음수는 자유롭게 공급하였다), picric acid로 개체를 식별하였다. 본 동물실험은 대구 한의대학교 동물실험윤리위원회(IACUC)의 사전 승인을 받아 수행하였다(승인번호: DHU2013-019; ANNEX Ⅲ).

2. 방 법

1) 실험군 분리 및 약물의 투여

실험동물은 8마리씩 6그룹-정상 대조군, PTU 대조군, LT4 투여군 및 세 가지 용량(500, 250 및 125 mg/kg)의 滋陰 降火湯 투여군으로 구분하여 실험을 실시하였다(Table 2). 1000, 500 또는 250mg의 滋陰降火湯을 각각 10 ml의 멸균증류수에 용해시켜, kg 당 5 ml의 용량으로 존데(zonde)가 부착된 5 ml 주사기를 이용하여, 매일 1회씩 PTU 투여 시작 2주전부터 42일 동안 강제 경구 투여하였으며, 조 등10)의 방법에 따라, 2.5mg의 LT4를 10 ml의 생리 식염수에 용해시켜, kg 당 2 ml의 용량으로 PTU투여 시작일로부터 28일간 매일 복강 주사하였다. 한편 정상 및 PTU 대조군에서는 동일한 용량의 멸균 증류수를 滋陰降火湯 추출물 투여군과 동일한 기간 동안 경구 투여하였다.

Table 2.Experimental Groups

2) 갑상선기능저하증의 유발

Mogulkoç 등17)의 방법에 따라 50 mg의 PTU(Sigma, St. Louise, MO, USA)를 10 ml생리 식염수에 용해시켜, kg 당 2 ml의 용량으로 매일 1회씩, 28일간 매일 등쪽 경부 피하에 주사하여, 갑상선기능저하증을 유발하였다. 한편 정상 대조군에서는 PTU 대신 동일한 용량의 생리 식염수만 동일한 방법과 기간 동안 투여하였다.

3) 체중 측정

모든 실험동물의 체중을 滋陰降火湯 투여 시작 1일 전, 투여 시작일, 투여 7, 14(PTU 및 LT4 투여 시작일), 21 28, 35, 41 및 42(최종 희생일)일 후에 automatic electronic balance(Precisa Instrument, Zuerich, Switzland)를 이용하여, 각각 측정하였다. 사료섭취에 따른 체중 변화를 최소화하기 위해 滋陰降火湯 투여시작일 및 최종 희생일에 모든 실험동물은 18시간 정도 절식을 실시하였고, 실험 시작시의 개체 차이에 의한 체중 변화를 최소화하기 위해 2주간의 滋陰降火湯 전투여기간, 4주간의 PTU 투여기간 및 6주간의 실험 전 기간 동안의 체중 변화량인 체중 증가량(body weight gains)을 아래의 공식 [1]을 이용하여 각각 측정하였다.

EQUATION [1]. Body Weight Gains (g)

⋅Test material pretreatment periods=Body weight gains of 2 weeks of test material pretreatment periods(Body weights at 14 days after start of test material administration-body weights at start of test material administration)

⋅PTU treatment periods=Body weight gains of 4 weeks of PTU treatment(Body weights at sacrifice-body weight at start of PTU treatment; 14 days after test material administration)

⋅Throughout the whole experimental periods=Body weight gains of 6 weeks of experiments(Body weight at sacrifice -body weight at start of test material administration; 2 weeks before start of PTU treatment)

4) 장기 중량의 측정

최종 희생일에 모든 실험동물의 좌측갑상선, 간, 고환 및 부고환, 전립선을 적출･분리한 다음 중량을 측정하여 절대중량(absolute wet-weight)으로 하였으며, 체중의 변화에 수반된 이차적 변화를 최소화하기 위해 체중에 대한 절대중량의 비율인 상대중량을 아래의 공식 [2]를 이용하여 각각 산출하였다.

EQUATION [2]. Relative Organ Weights (%)=(Absolute organ weights/Body weights at sacrifice)×100

5) 채혈 및 혈청의 분리

최종 희생일에 모든 실험동물을 18시간 이상 절식 후 대정맥(vena cava)에서 각각 6 ml의 혈액을 채취하였으며, 상온에서 1시간 정도 방치한 다음 3,000 rpm으로 원심분리하여 혈청을 분리하였고, 분석 전까지 -150℃의 초저온냉장고(Deep freezer; Sanyo, Tokyo, Japan)에 보관하였다.

6) 혈청 중 호르몬 함량의 측정

Radioimmunoassay18)에 준하여 혈청 중 Thyroid-stimulating hormone(TSH), Tri-iodothyronine(T3), Thyroxine(T4), testosterone, Dihydrotestosterone(DHT)및 Follicular stimulating hormone(FSH)함량을 각각 Coat A count Total TSH, T3, T4, testosterone, DHT 및 FSH kit(DPC, Danville, CA, USA)을 사용하여, Gamma count Cobra II(Packard Co., Downers Grove, IL, USA)로 pg/ml, ng/ml또는 μg/ml 단위로 각각 측정하였다.

7) 혈청 중 지질 함량의 측정

자동혈액분석장치(Toshiba 200FR, Toshiba, Tokyo, Japan)를 이용하여 혈청 중 total cholesterol, High density lipoprotein(HDL), Low density lipoprotein(LDL) 및 triglyceride 함량을 각각 mg/dl 단위로 측정하였다.

8) 혈청 중 Aspartate aminotransferase (AST) 및 Alanine aminotransferase (ALT) 함량의 측정

자동혈액분석장치(Toshiba 200 FR, Japan)를 이용하여 혈청 중 AST 및 ALT 함량을 각각 IU/ℓ단위로 측정하였다.

9) 항산화 방어 인자의 측정

Kavutcu 등19)의 방법에 따라, 적출한 간 및 고환의 일부 조직을 얼음으로 냉각한 후 0.01 M Tris-HCl(pH 7.4)을 이용하여 homogenize 한 다음 800×g으로 10분간 원심분리하여 상층액을 분리하고, 다시 12,000×g으로 15분간 원심분리하여 mitochondrial fraction을 준비하였다. 이후 단백질 함량은 Lowry 등20)의 방법으로 bovine serum albumin을 standard로 이용하여 측정하였다. 지질 과산화 정도(lipid peroxidation)는 Jamall과 Smith21)의 방법으로 2-thiobarbituric acid를 이용하여, 흡광도 525 nm에서 측정하여 malondialdehyde(MDA) nM/mg protein단위로 측정하였다. 또한 H2O2 함량은 Pick과 Keisari22) 방법에 따라 horseradish peroxidase(Sigma, St. Louise, MO, USA)와 phenol red(Wako, Osaka, Japan)를 이용하여, nM/mg protein 단위로 spectrophotometry로 측정하였으며, Aebi23)의 방법에 따라, H2O2 분해능을 이용하여 catalase(CAT)함량을 흡광도 240 nm에서 측정하였다. 즉, pH 7.0, 온도 25℃하에서 1 μmol의 H2O2를 분해하는데 필요한 CAT를 1 unit(U)으로 정의하여, U/mg protein의 단위로 CAT의 활성을 평가하였다. Superoxide dismutase(SOD) 활성은 Nishikimi 등24)의 nicotinamide adenine dinucleotide(reduced)- phenazine methosulphate-nitroblue-tetrazolium억제 반응을 변형 시킨 Kakkar 등25)의 방법을 이용하여 평가하였다. SOD 1 unit는 상온(25±2℃)에서 1분 동안 formazan형성을 50% 억제하는 농도로 정의하여, U/mg protein 단위로 측정하였다.

10) 조직병리

최종 희생일에 좌측 갑상선, 간, 고환 및 부고환, 전립선 조직을 적출하여 세포로 절단하고 10% 중성포르말린에 18시간 이상 고정시킨 다음, 탈수를 거쳐 파라핀 포매 후 3 μm의 조직 절편을 제작하여 Hematoxylin & eosin(H&E) 염색을 실시한 후, 광학현미경 하에서 관찰하였다. 또한 보다 명확한 조직병리학적 변화를 관찰하기 위하여 세포 절단한 갑상선 전체 두께(μm/central regions) 및 평균 갑상선 여포 직경(μm/follicle)을 각각 automated image analysis process(iSolution FL ver 9.1, IMT i-solution Inc., Quebec, Canada)를 이용하여 측정하였으며, Subudhi 등26)과 같은 방법으로 단위 면적당 간세포의 수를 automated image analysis process 이용하여 nuclei numbers/mm2단위로 산출하였다. 고환내 정세관의 평균 직경과 도관내 성숙한 정자를 함유한 stage I~Ⅱ27)의 정세관이 차지하는 비율을 각각 μm/tubule 및 %/mm2 단위로 측정하였으며, 부고환 두부(head)의 평균 두께 및 정자수의 감소를 나타내는 부고환 세관(Aspermatogina/ oligospermato-gonia tubules)의 비율 역시 mm/head region 및 %/mm2단위로 측정하였고, 전립선 도관 상피의 평균 두께(μm/tubule)및 위축(atrophic changes) 전립선 도관의 비율(%/mm2) 역시 automated image analysis process를 이용하여 각각 측정하였다.

11) 통계처리

모든 수치는 평균±표준편차로 표시하였으며, 다중비교검증을 이용하여 통계처리를 실시하였고, 분산동질성을 Levene test를 실시하여 검증하였다. 등분산일경우 one way ANOVA test를 실시한 다음 least-significant differences(LSD) test로 사후 검증을 실시하여 군 간의 유의성을 측정하였다. 비등분산일 경우 비모수 검증인 Kruskal-Wallis H test를 실시하여 유의성이 인정된 경우에는 Mann-Whitney U test를 실시하여 군 간의 유의성을 검증하였다. 모든 통계처리는 SPSS for Windows(Release 14.0K, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 평가하였으며, p-value가 0.05 이하인 경우 통계적 유의성을 인정하였다.

PTU 유발 갑상선기능저하증에 대한 滋陰降火湯 또는 LT4의 유효한 효과를 보다 명확히 하기 위하여, 滋陰降火湯 또는 LT4 투여군과 PTU 대조군과의 percent change를 아래의 공식 [3]을 이용하여 측정하였다. 또한 PTU에 의한 갑상선기능저하증 및 관련 간 및 생식기 장애의 유발 정도를 보다 명확히 하기 위해 정상대조군과 PTU 대조군과의 percent change를 아래의 공식 [4]를 이용하여 각각 측정하였다.

EQUATION [3]. Percentage Changes as Compared with Intact Control (%)=((Data of PTU control-Data of intact vehicle control)/Data of intact vehicle control)×100

EQUATION [4]. Percentage Changes as Compared with PTU Control (%)=((Data of administered groups-Data of PTU control)/Data of PTU control)×100

 

III. 결 과

1. 체중의 변화

PTU 대조군에서는 PTU 투여 3주후부터 정상 대조군에 비해 체중이 유의하게 감소하기 시작하여(p<0.01), 4주간의 PTU 투여기간 및 6주간의 실험 전기간 동안의 체중 증가량이 -125.10%, -44.67%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01). 한편 LT4 투여군에서는 PTU 투여 3주 후부터 정상 대조군에 비해 체중이 유의하게 증가하기 시작하여(p<0.01, p<0.05) PTU 투여기간 및 실험 전 기간 동안의 체중 증가량이 PTU대조군에 비해 225.39%, 39.21%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01).

한편 500 및 250 mg/kg의 滋陰降火湯 투여군에서도 PTU 대조군에 비해 PTU 투여 3주후부터 체중이 유의하게 증가하기 시작하였고(p<0.05), 125 mg/kg의 滋陰降火湯 투여군에서도 PTU 투여 27일 및 28일 후에 PTU 대조군에 비해 체중이 유의하게 증가하였다(p<0.05). 따라서 세 용량의 모든 滋陰降火湯 투여군에서 PTU 대조군에 비해 체중 증가량은 PTU 투여기간 및 실험 전 기간 동안 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05)(Table 3).

Table 3.a (p<0.01) as compared with intact control by LSD test. b (p<0.01) and c (p<0.05) as compared with PTU control by LSD test. d (p<0.01) as compared with intact control by MW test. e (p<0.01) and f (p<0.05) as compared with PTU control by MW test.

2. 장기 중량의 변화

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 절대 및 상대 갑상선 중량이 각각 331.65, 426.26%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였으나(p<0.01), LT4 및 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 갑상선중량이 -72.43, -56.89, -43.40, -30.79%, 상대 갑상선 중량이 74.68, -59.77, -46.69, -33.57%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01)(Fig. 1).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 절대 및 상대 간 중량이 각각 -38.34, -25.26%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였으나(p<0.01), LT4 및 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 간 중량이 51.27, 37.07, 25.49, 15.39%, 상대 간 중량이 38.91, 28.89, 18.77, 11.06%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05)(Fig. 1).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 절대 및 상대 고환의 중량이 각각 -22.84, -6.06%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였으나(p<0.01), 500, 250, 125mg/kg의 滋陰降火湯 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 고환 중량이 22.34, 17.65, 12.46%, 상대 고환 중량이 14.95, 11.23, 8.17%의 변화를 나타내어 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05). 한편 LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 및 상대 고환 중량이 -0.58, -9.03%의 변화를 나타내어 상대 중량만 유의하게 감소하는 것으로 나타났다(p<0.05)(Fig. 1).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 절대 및 상대 부고환 중량이 -30.47, -15.45%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였으나(p<0.01), 滋陰降火湯 500 및 250 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 부고환 중량이 26.62, 18.58%, 상대 부고환 중량이 18.97, 12.29%의 변화를 나타내어 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05).滋陰降火湯 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 및 상대 부고환 중량이 14.55, 10.20%의 변화를 나타내어 절대 중량만 유의하게 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). 한편, LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 및 상대 부고환 중량이 8.51, -0.40%의 변화를 나타내어 유의한 변화는 관찰되지 않았다(Fig. 1).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 절대 및 상대 전립선 중량은 -49.43, -38.56%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였으나(p<0.01), 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 전립선 중량은 60.98, 44.27, 29.24%, 상대 전립선 중량은 51.19, 36.08, 24.38%의 변화를 나타내어 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05). 한편 LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 절대 및 상대 전립선 중량이 -1.51, -9.60%의 변화를 나타내어 경미하게 감소하였으나 유의성은 인정되지 않았다(Fig. 1).

Fig. 1.Changes on Thyroid Gland, Liver, Testis, Epididymis and Prostate Weights after LT4 and Jaeumkanghwa-tang (JEKHT) Treatment in PTU-treated Rats.

3. 혈청 중 호르몬 함량의 변화

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 혈청 중 T3 및 T4 함량은 -75.07, -80.57% 의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였고(p<0.01), TSH 함량은 287.84%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01). 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 T3 함량은 89.55, 45.52, 29.17%, T4 함량은 194.67, 128.00, 84.00%의 변화를 나타내어 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였고(p<0.01, p<0.05), TSH 함량은 -44.96, -33.44, -21.40% 의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01, p<0.05).

한편 LT4 투여군에서도 PTU 대조군에 비해 T3, T4, TSH 함량이 각각 2.31, 598.67, -79.39%의 변화를 나타내어 TSH 함량은 유의하게 감소하였고(p<0.01), T4함량은 유의하게 증가하였으나(p<0.01), T3 함량 변화는 유의성이 인정되지 않았다(Table 4).

Table 4.a (p<0.01) and b (p<0.05) as compared with intact control by LSD test. c (p<0.01) and d (p<0.05) as compared with PTU control by LSD test. e (p<0.01) as compared with intact control by MW test. f (p<0.01) as compared with PTU control by MW test.

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 혈청 중 testosterone 및 DHT 함량은 -32.31, -22.10%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였고(p<0.01), FSH 함량은 50.34%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01). 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 testosterone 함량은 32.95, 26.70, 18.18%, DHT 함량은 24.85, 19.88, 15.69%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였고(p<0.01, p<0.05), FSH 함량은 -20.84, -16.40, -11.89%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01, p<0.05).

한편 LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 testosterone, DHT, FSH 함량이 -10.80, -16.18, 9.63의 변화를 나타내어 DHT 함량은 유의하게 감소하였으나 (p<0.05) testosterone 함량은 유의한 변화가 없었으며, FSH 함량이 유의하게 증가하였다(p<0.05)(Table 4).

4. 혈청 성분 함량의 변화

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 혈청 중 HDL은 84.98%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였고(p<0.01), triglyceride은 -57.76%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01). LT4 및 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 혈청 중 HDL은 -43.17, -43.55, -27.74, -17.26%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였고(p<0.01, p<0.05), triglyceride 함량은 123.38, 89.01, 67.84, 38.67%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05). 한편 PTU 투여에 의해 혈청 중 total cholesterol 및 LDL의 유의한 변화는 인정되지 않았으며, LT4 및 세 용량의 滋陰降火湯 투여군에서도 PTU 대조군에 비해 혈청 중 total cholesterol 및 LDL 함량의 유의한 변화는 인정되지 않았다(Table 5).

Table 5.a (p<0.01) as compared with intact control by LSD test. b (p<0.01) and c (p<0.05) as compared with PTU control by LSD test. d (p<0.01) as compared with intact control by MW test. e (p<0.01) as compared with PTU control by MW test.

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 혈청 중 AST 함량은 76.04%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였으나(p<0.01), LT4 및 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 -23.36, -31.02, -22.58, -15.71%의 변화를 나타내어 PTU 투여에 의한 AST 함량의 증가가 각각 유의하게 억제되는 것으로 나타났다(p<0.01). 한편 PTU 투여에 의해 혈청 중 ALT 함량은 유의한 변화가 나타나지 않았다(Fig. 2).

Fig. 2.Changes on Serum AST and Alanine Aminotransferase (ALT) Levels after LT4 and JEKHT Treatment in PTU-treated Rats.

5. 항산화 방어 인자의 변화

간의 항산화 방어 인자의 변화를 살펴보면, PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 MDA 함량은 -14.57%의 변화를 나타내어 경미하게 감소하였으나 유의성은 없었으며, H2O2 및 SOD 활성은 97.64, 61.11%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였고(p<0.01), CAT 활성은 -57.80%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01). LT4 및 滋陰降火湯 500, 250 및 125 mg/kg 투여군에서도 PTU 대조군에 비해 H2O2 함량은 -59.74, -30.94, -24.13, -19.41%, SOD 활성은 -41.98, -32.98, -25.64, -14.54%의 변화를 나타내어 유의하게 감소 하였고(p<0.01, p<0.05), CAT 활성은 45.34, 76.25, 60.19, 40.50%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05)(Table 6).

고환의 항산화 방어 인자의 변화를 살펴보면, PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 MDA 함량은 -12.06%의 변화를 나타내어 경미하게 감소하였으나 유의성은 없었으며, H2O2 함량은 78.89%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였고(p<0.01), SOD 및 CAT 활성은 -48.87, -45.45%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01).滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg투여군에서는 PTU 대조군에 비해 SOD 활성은 65.49, 44.25, 30.09%, CAT 활성은 54.63, 37.04, 24.07%의 변화를 나타내어 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였으며(p<0.01, p<0.05), H2O2 함량은 -42.42, -30.90, -20.51%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01, p<0.05). 한편 LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 H2O2 함량, SOD, CAT 활성은 각각 35.39, -34.51, -10.19%의 변화를 나타내어 H2O2 함량은 유의하게 증가하였고(p<0.01, p<0.05), SOD 활성은 유의하게 감소하였고(p<0.01, p<0.05), 유의성은 인정되지 않았으나 CAT 활성의 감소가 인정되었다(Table 6).

Table 6.a (p<0.01) and b (p<0.05) as compared with intact control by LSD test. c (p<0.01) and d (p<0.05) as compared with PTU control by LSD test. e (p<0.01) and f (p<0.05) as compared with intact control by MW test. g (p<0.01) and h (p<0.05) as compared with PTU control by MW test.

6. 조직병리학적 변화

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 갑상선 여포세포의 증식에 의한 비대 소견이 여포 직경 및 여포내 colloid 물질의 감소와 함께 관찰되었으며, 갑상선 전체 두께는 71.26%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였고(p<0.01), 평균 갑상성 여포 직경은 -63.59%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01). 한편 LT4 및 세 용량의 滋陰降火湯 투여군에 서는 이러한 PTU 투여에 의한 갑상선조직의 증식 및 비대 소견이 현저히 억제되는 것으로 관찰되었다. 즉, LT4 및 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군 에서는 PTU 대조군에 비해 갑상선 전체 두께는 -41.21, -35.08, -29.31, -17.37%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였고 (p<0.01), 평균 갑상선 여포 직경은 109.10, 99.27, 53.11, 32.56%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01)(Fig. 3, 4).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 지방 소적의 침윤에 의한 간세포의 종창으로 단위 면적당 간세포의 수가 -51.65%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였으나(p<0.01), LT4 및 세 용량의 滋陰降火湯투여군에서는 PTU 투여에 의한 이러한 간세포의 종창 소견이 현저히 억제되는 것으로 관찰되었다. 즉, T4 및 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 단위 면적당 간세포 수가 33.26, 62.87, 41.45, 21.12%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였는데(p<0.01, p<0.05), 특히 滋陰降火湯투여군에서는 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였다(p<0.01, p<0.05)(p<0.01)(Fig. 3, 4).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 정세관의 위축 및 정세관내 정자 형성이 현저히 억제되는 것으로 관찰되었으며 정세관 평균 직경 및 성숙 정자를 나타내는 stage I~Ⅱ 정세관 비율이 각각 -39.80, -64.80%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01). 세 용량의 滋陰降火湯 투여군에서는 이러한 PTU 투여에 의한 고환의 위축 및 정세관내 정자 형성 억제소견이 현저히 억제되는 것으로 관찰되었다. 즉, 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 정세관 평균 직경이 43.62, 26.18, 18.77%, stage I~Ⅱ 정세관 비율이 121.03, 104.10, 70.26%의 변화를 나타내어 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였다(p<0.01). 한편 LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해서는 평균 정세관 직경이 10.46%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였고 (p<0.05), stage I~Ⅱ 정세관 비율은 -40.00%의 변화를 나타내어 감소가 나타났으나 유의성은 인정되지 않았다(Fig. 3, 4).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 부고환 두부의 평균 직경은 -14.19%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였고(p<0.01), 정자 감소증을 나타내는 부고환 도관 비율은 487.50%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01). 세용량의 滋陰降火湯 투여군에서는 이러한 PTU 투여에 의한 부고환 위축 및 도관 내 정자 감소 소견이 현저히 억제되는 것으로 관찰되었다. 즉, 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 부고환 두부 평균 직경이 20.73, 11.12, 9.14%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였고(p<0.01, p<0.05), 부고환 도관 비율은 -61.09, -40.73, -29.48%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01, p<0.05). 한편 LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 부고환 두부의 평균 직경은 15.46%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였으나(p<0.01) 부고환 도관 비율도 30.40% 의 변화를 나타내어 유의하게 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05)(Fig. 3, 4).

PTU 대조군에서는 정상 대조군에 비해 전립선 도관 상피의 평균 두께가 -70.30%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였고(p<0.01), 위축 소견을 나타내는 전립선 도관 비율은 912.00%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01). 세용량의 滋陰降火湯 투여군에서는 이러한 PTU 투여에 의한 전립선 위축 소견이 의해 현저히 억제되는 것으로 관찰되었다. 즉, 滋陰降火湯 500, 250, 125 mg/kg 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 전립선도관 상피의 평균 두께가 132.36, 97.69, 30.69%의 변화를 나타내어 투여 용량 의존적으로 유의하게 증가하였고(p<0.01), 위축 도관 비율이 54.55, -39.13, -28.26%의 변화를 나타내어 유의하게 감소하였다(p<0.01). 한편 LT4 투여군에서는 PTU 대조군에 비해서 전립선 도관 상피의 평균 두께가 -36.28%, 위축 도관 비율이 22.33%의 변화를 나타내어 유의하게 증가하였다(p<0.01)(Fig. 3, 4).

Fig. 3.Changes on the GHstomorphometry of Thyroid Gland, Liver, Testis, Epididymis and Prostate after LT4 and Jaeumkanghwa-tang (JEKHT) Treatment in PTU-treated Rats.

Fig. 4.Representative Thyroid Gland, Liver, Testis, Epididymis and Prostate Histopathological Images, Taken from Intact or PTU-treated Rats.

 

IV. 고 찰

갑상선기능저하증은 발병 시기에 따라 선천성, 후천성 갑상선기능저하증으로 나누고, 병변 부위에 따라 일차성(원발성), 이차성(뇌하수체성), 삼차성(시상하부성) 갑상선기능저하증으로, 병의 중증 정도에 따라 명백한, 무증상 갑상선기능저하증으로 나눈다1). 갑상선기능저하증의 유병률은 현성 갑상선기능저하증의 경우 0.1~2%에 불과한 것으로 알려져 있으나, TSH만 상승한 불현성 갑상선기능저하증은 4~8.5%으로 비교적 높은 것으로 알려져 있다28,29).특히 고령자의 경우 유병률이 현저히 증가하는 것으로 알려져 있어, 60세 이상의 여성들의 불현성 갑상선기능저하증은 21%에 이르고 있는 것으로 알려져 있다29,30).

갑상선기능저하증은 태아 및 신생아의 뇌와 골격의 성장 및 발육장애, 열 발생 저하로 체온하강 및 내한성감소, 모든 조직 내 대사율 감소로 인한 이화작용의 저하로 조직 내 대사산물의 축적이 유발되고 모든 장기의 기능저하 현상이 나타난다4).

갑상선기능저하증의 진단은 특징적인 임상증상이 있을 경우에는 매우 용이하지만 경미한 기능저하증이 있을 경우에는 피곤하고, 행동이 느려지며, 전신에 부종감이 발생하며, 이러한 경미한 증상이 있을 경우에는 신경증상, 빈혈, 위장장애 혹은 간기능장애와 같은 진단을 받기 쉽다. 갑상선기능저하증의 진단은 갑상선호르몬의 혈중농도를 측정함으로써 가능하다. T4가 먼저 감소한 다음 T3가 감소하므로, 경미한 갑상선기능저하증일 경우에는 T4만 감소하는 경우도 있다. 또한 갑상선기능저하증의 임상 소견은 진행 정도 및 중증도에 따라 아주 다양하므로 진행된 심한 예를 제외하고 임상증상 만으로 진단이 어려우나 초기부터 나타나는 체중증가, 근육통 및 비감, 추위에 민감해지는 등의 증상이 있으므로 진단에 이용되고 있다4,31).

갑상선기능저하증의 치료는 부족한 갑상선호르몬을 외부에서 공급하여 보충해주는 것으로 주로 LT4를 사용하나, 여러가지 문제점1,3)이 유발되어, 최근 부작용이 적고 강력한 항산화 효과를 나타내는 천연물 유래의 갑상선기능저하증 치료제의 개발이 주목 받고 있는 실정이다12-14,46-54). 한의학에서 갑상선기능저하증에 대한 복합처방의 실험적 연구는 眞陰을 보하는 大營煎11)과 肝氣亢旺을 치료하는 抑肝散32)의 연구를 제외하면 주로 補陽 개념의 처방 위주로만 이루어졌으며, 補陰劑를 이용한 연구는 미흡한 실정이다5,6,33-36).

滋陰降火湯은 ≪萬病回春≫13)에서 처음 언급된 처방으로, 처방 중 當歸･白芍藥･熟地黃은 補血하는 君藥 이고, 生地黃･麥門冬･天門冬은 滋陰凉血하는 臣藥이다. 이들은 肝血과 肺･腎의陰을 보해 陰火를 식힌다. 白朮･炙甘草･陳皮는 補氣健脾 함으로써 소화력을 촉진하고, 知母는 淸熱瀉火･滋腎潤燥하며, 黃 柏은 淸熱燥濕･瀉火解毒함으로써 腎의 虛熱을 제거하니, 이들은 모두 佐藥이다. 生薑･大棗는 胃를 조화한 使藥이다. 현재까지 滋陰降火湯에 대해 불면증상의 개선효과14), 알레르기성 염증반응 억제 효과15), 면역 활성 효과16) 등이 보고되고 있으나 갑상선기능저하증에 대한 연구는 부족한 상태이다

따라서 본 연구에서는 한의학에서#x88DC;陰劑인 滋陰降火湯의 경구 투여가 PTU로 유발된 rat의 갑상선기능저하증에 미치는 영향을 평가하고자 계획되었다. 500, 250 및 125 mg/kg의 滋陰降火湯을 PTU 처리시작 2주전부터 6주간 투여하고, 체중, 갑상선･간･부고환 및 고환･전립선의 중량, 혈중 갑상선호르몬(TSH, T3 및 T4)의 함량, 혈중 성 호르몬(testosterone, DHT 및 FSH의 함량, 혈중 지질(total cholesterol, HDL, LDL 및 triglyceride)의 함량, 혈중 AST 및 ALT의 함량, 간 및 고환 항산화 방어 인자(MDA, H2O2, SOD 및 CAT를 갑상선･간･고환 및 부고환･전립선의 조직병리학적 변화와 함께 관찰하였다. 본실험에서의 결과는 갑상선기능저하증 치료제로 사용되고 있는 LT4 0.5 mg/kg 복강 투여군과 비교하였다.

본 실험의 결과, 28일간의 연속적인 PTU 10 mg/kg의 피하 투여에 의해 체중 감소, 갑상선 중량의 증가, 간･고환･부고환 및 전립선 중량의 감소, 혈청 중 T3･T4 함량의 감소와 TSH 함량의 증가, 혈청중 testosterone･DHT 함량의 감소와 FSH함량의 증가, 혈청 중 HDL 함량의 증가와 triglyceride 함량의 감소, 혈청 중 AST함량의 증가, 간 및 고환의 항산화 방어인자의 장애가 인정되었다. 또한 조직병리학적으로 갑상선 여포세포의 증식에 의한 비대 소견, 단위 면적당 간세포의 수적 감소, 고환 정세관의 위축 및 stage I~Ⅱ 정세관 비율의 감소, 부고환 위축과 부고환 도관의 수적 증가, 전립선 도관의 위축이 인정되었다. 반면 세 용량의 滋陰降火湯 투여군에서는 이러한 PTU 유발 갑상선기능저하증의 체중의 감소, 갑상선 종대, 갑상선 및 성 호르몬의 감소, 혈청 중 지질 함량의 변화 및 간과생식기 손상소견이 투여 용량 의존적으로 억제되는 것으로 나타났다. 또한 간및 고환 항산화 방어 인자의 변화 역시 매우 효과적으로 조절되고, 조직병리학적으로도 유의한 효과가 관찰되었다. 한편 LT4 투여에 의해 갑상선기능저하증 및 이와 관련된 간 손상은 현저히 억제 되었으나 특히 고환내 항산화 방어 인자가 악화되었으며, 고환, 전립선 및 부고환, 즉 생식기의 손상은 더욱 악화되는 것으로 관찰되었다.

일반적으로 갑상선기능저하증일 경우, 부족한 갑상선호르몬의 분비에 의해 대사가 지연되고, 이화작용이 감소하여 조직내 당단백질이 침착하므로 체중의 증가가 일어나는 것으로 알려져 있다31). 그러나 갑상선기능저하증에 따른 체중의 증가를 보상하기 위해 leptin의 분비가 증가되어 식욕이 저하되고, 에너지 대사율이 증가되어 체중의 감소가 유발될 수 도 있으며, PTU 유발 갑상선기능저하증을 유발 시킨 rat에서는 체중의 감소가 유발되는 것으로 알려져 있다26).

본 실험 결과에서도 PTU 대조군에서는 유의성 있는 체중의 감소가 PTU 투여 3주 후부터 인정되기 시작하여, 4주간의 PTU 투여기간 및 6주간의 실험 전기간 동안의 체중 증가량 역시 정상 대조군에 비해 유의성 있게 감소하였다. 한편 이러한 PTU 유발 체중 및 체중 증가량의 감소가 LT4 및 세 용량의滋陰降火湯 투여에 의해 현저히 억제되어, 滋陰降火湯은 PTU 투여 갑상선기능저하증시 유발되는 체중의 감소를 매우 효과적으로 억제하는 것으로 판단된다.

혈청 TSH는 갑상선호르몬 생산 능력을 가장 예민하게 반영하기 때문에 임상증상이 없고 혈청 T3 및 T4가 모두 정상인 무증상 갑상선기능저하증에서도 혈청 TSH는 증가한다1). 혈청 TSH가 10 μU/ml이상이면서 T4의 감소, T3의 정상 또는 감소를 갑상선기능저하증으로 진단한다1,28). PTU는 1-methyl-2-mercaptoimidazole(MMI)와 함께 갑상선 과산화효소에 의한 작용을 억제하여 갑상선호르몬 생성을 저해하고, thyroglobulin과 결합하여 구조를 변형시켜 갑상선호르몬 생성 장애를 초래하여 TSH의 증가와 함께 T3 및 T4의 절대적 감소를 유발하고 비활동성 갑상선 종대를 유발 한다1,37). 또한 조직 병리학적으로 갑상선 여포세포의 증식에 의한 비대 소견과 여포 직경 및 여포내 colloid 물질의 감소를 특징적으로 나타낸다38).

본 실험의 결과에서도 PTU 대조군에서 정상 대조군에 비해 절대 및 상대 갑상선 중량이 유의하게 증가하였고, TSH의 증가와 함께 T3 및 T4의 감소가 유의성 있게 나타났다. 중등도 갑상선기능저하증에서는 혈청 T3의 농도는 정상 또는 정상의 하한선으로 유지되지만, 중증 갑상선기능저하증에서는 T4의 생산이 더욱 감소하여 혈청 T3의 농도를 정상으로 유지할 수 없게 되어 혈청 TSH는 현저하게 증가하고 T4와 T3 모두 감소한다1). 따라서 본 실험의 모델에서 PTU를 이용해 갑상선기능저하증이 성공적으로 유도되었음을 알 수 있었다. 또한 갑상선여포세포의 증식에 의한 비대, 여포 직경 및 여포내 colloid 물질의 감소 등의 조직 병리학적 변화가 인정되었다.

세 용량의 滋陰降火湯 투여로 PTU 대조군에 비해 절대 및 상대 갑상선 중량이 유의성 있게 감소하였으며, TSH함량의 감소와 함께 T3 및 T4의 함량 증가가 유의성 있게 나타났다. 또한 조직병리학적으로 갑상선 전체 두께의 감소, 평균 갑상선 여포 직경의 증가가 유의하게 나타났다. 따라서 滋陰降火湯은 PTU에 의한 갑상선의 변화를 직접적으로 억제하는 것으로 판단되며, 이러한 갑상선변화는 滋陰降火湯 용량 의존적으로 관찰되어 투여된 滋陰降火湯의 용량에 비례하여 갑상선호르몬의 합성이 촉진된다고 추정할 수 있다.

간은 갑상선호르몬에 의해 영향을 받대표적인 장기로, 갑상선기능저하증 간 손상이 수반되는 것으로 알려져 있다39).AST와 ALT는 간세포 내에 존재하는 효소로, 이들 효소의 혈청 중 상승은 간 손상 평가 지표로 활용되고 있으며, 갑상선기능저하증시에도 이들 효소의 혈청 내 상승이 관찰되고, PTU를 투여한 갑상선기능항진증 환자의 30%에서도 이들 효소의 증가가 인정된다2640). 한편 일부 연구에서는 ALT 수치의 상승 없이 AST 수치의 증가만 인정되는 경우도 알려져 있고, 미세 구조상 간세포의 비대에 의한 단위 면적당 간세포의 수적 감소가 인정된다26).

본 실험의 결과 간 중량의 감소와 함께 혈중 AST 함량의 증가 및 간세포의 지방소적 침윤에 의한 비대에 따른 단위 면적당 간세포의 수적 감소가 PTU 투여에 의해 유발되었으나, ALT 함량의 증가는 인정되지 않았다. 한편 滋陰降火湯 투여군에서는 LT4 투여군과 유사하게, 이러한 PTU 투여에 의한 간 손상 소견이 현저히 억제되어, 滋陰降火湯이 갑상선기능저하증시 유발되는 간 손상을 억제하는 것으로 판단된다.

갑상선호르몬은 간에서의 지질 대사와 콜레스테롤 합성을 억제하여, 혈청 중 지질 함량에 변화를 유발한다41). 갑상선기능저하증에서 일반적으로 알려진 지질 단백질의 이상은 total cholesterol 및 LDL함량의 증가로, 이들로 인해 혈관계의 합병증이 유발되는 것으로 알려져 있으며, LT4의 투여에 의해 현저히 억제되는 것으로 알려져 있다42). 그러나 혈청 중 지질변화는 갑상선호르몬의 상태에 따라 다양하게 변화되고, 특히 항산화 방어 인자의 변화와 직결되어 증감되는 것으로 알려져 있어, 갑상선기능저하증의 유발정도, 시기 및 다른 합병증의 유무에 따라 매우 다양한 혈청 중 지질 함량의 변화가 유발된다26).

본 실험에서는 PTU 투여에 의해 의미있는 혈청 중 total cholesterol 및 LDL의 변화는 인정되지 않았으나, HDL의 증가와 triglyceride 감소는 유의성 있는 변화를 보였다. 이는 갑상선기능저하증에 있어 사람의 일반적인 지질 대사와는 반대의 결과로, 갑상선호르몬이 지질 대사에 있어 종 간에 차이를 보인다41)는 내용과 유사하다. 세 용량의 滋陰降火湯투여군에서 PTU 대조군에 비해 혈청 중 HDL의 함량 감소와 triglyceride 함량의 증가가 인정된 점은 滋陰降火湯이 PTU로 유발된 지질 대사 장애를 갑상선호르몬의 함량 증가의 결과로 호전시킨 것으로 판단된다.

고환 역시 갑상선호르몬에 의해 영향을 받는 대표적인 장기로 알려져 있으며, 갑상선기능저하증시 고환 위축과 함께 남성 호르몬인 testosterone 및 DHT의 감소와 FSH의 함량 증가가 수반된다43). 또한 갑상선기능으로 인해 정자의 수, 형태 및 활동성이 저하되는 것으로 보고되고 있다44). 정세관 상피는 정자발생 과정에 따라 6단계로 구분하며, stage I~Ⅱ 정세관에서는 성숙한 정자가 관내강내에 존재하는 것으로 알려져 있다44).

본 실험에서도 이전의 연구들43)과 유사하게, PTU 투여에 의해 고환, 부고환, 전립선의 절대 및 상대 중량 감소, testosterone과 DHT 함량 감소, FSH 함량의 증가의 결과가 나타났다. 또한 고환 정세관의 위축 및 성숙 정자를 함유한 stage I~Ⅱ정세관 비율의 감소, 부고환 위축과 정자 감소증을 나타내는 부고환 도관의 수적 증가, 전립선 도관의 위축이 조직병리학적으로 인정되었다. 세 용량의 滋陰降火湯 투여군에서는 PTU 대조군에 비해 고환과 부고환, 전립선의 절대 및 상대 중량의 증가가 투여 용량 의존적으로 이루어 졌으며, FSH의 유의성 있는 감소와 testosterone 및 DHT 함량의 증가가 인정되었다. 조직병리학적으로는 滋陰降火湯 투여군에서 PTU 대조군에 비해 고환 정세관 평균 직경 및 stage I~Ⅱ 정세관 비율의 증가, 부고환 두부 평균 직경의 증가 및 부고환 도관 비율의 감소, 전립선의 도관 상피의 평균 두께증가 및 위축도관 비율의 감소 효과가 나타났다. 이는 PTU로 유발된 수컷 rat의 성선기능 저하를 滋陰降火湯이 갑상선기능을 개선함으로써 호전시키는 것으로 판단된다.

하지만 LT4 투여군에서는 절대 고환 중량, 부고환과 전립선의 중량, testosterone의 함량, stage I~Ⅱ 정세관 비율은 유의성 있는 변화가 없었으며, PTU 대조군에 비해 상대 고환 중량의 감소, FSH증가, 고환의 평균 정세관 직경의 감소, 부고환의 도관 비율의 증가, 전립선의 도관 상피의 평균 두께 감소 및 위축 도관 비율의 증가가 유의성을 보였다.

산소라디칼은 SOD에 의해 억제되고 과산화수소는 CAT에 의해 무해한 물로 바뀌는데, SOD, CAT 등의 항산화 효소가 활성산소의 유리기를 제거함으로써 산화-항산화 균형을 유지하여 산화적 스트레스로부터 인체를 보호하고 있다45).다불포화 지방산은 직･간접적으로 과산화 과정을 통해 분해되어 결과적으로 MDA를 형성하는데, MDA는 지질과산화의 민감한 지표로 이용되고 있다45).

갑상선기능저하증시에도 신체의 항산화 방어 인자의 변화가 초래되는 것으로 알려져 있다. 일반적인 기초 대사량의 감소로 세포 호흡이 억제되어 지질 과산화가 억제되고, SOD의 경미한 증가와 함께 CAT의 감소에 따른 H2O2의 조직내 축적 등이 유발되어 다양한 체내 손상이 유발되는 것으로 알려져 있다26). 이중간39)과 고환43)이 갑상선호르몬에 의해 영향을 받는 대표적인 장기로 알려져 있으며, 갑상선기능저하증 소견이 항산화제의 투여에 의해 현저히 감소되는 것으로 알려져 있다26). 특히 고환의 산화적 stress가 현재 남성 불임의 중요한 인자로 알려져 있으며, 갑상선의 상태에 의해 정자의 수적 변화가 초래되는 것으로 알려져 있다46). 따라서 신체의 갑상선호르몬 함량과 남성 불임은 특히 밀접한 관련이 있으며, 주로 고환 내 항산화 방어 인자의 변화가 이에 관여하는 것으로 알려져 있다92). 이에 따라 강력한 항산화 효과를 나타내는 천연물 유래의 갑상선기능저하증 치료제의 개발이 주목 받고 있는 실정이다47).

본 실험에서 간에서의 항산화 방어 인자는 PTU 투여에 의해 MDA의 경미한 감소와 함께 대표적인 내인성 항산화 효소인 SOD 활성의 증가, CAT 감소, H2O2의 증가가 나타나 이전의 연구들26)과 일치하는 양상을 보였다. 그러나滋陰降火湯 투여군은 LT4 투여군과 유사하게 경미한 SOD의 활성을 억제하였으며 CAT활성 증가에 의해 간 세포내 H2O2 축적을 현저히 억제시키는 것으로 관찰되었다.

고환에서는 PTU 투여로 MDA의 유의성 없는 감소를 보였고, H2O2의 유의성 있는 증가, SOD, CAT의 유의성 있는 감소가 나타나 간에서의 반응과 차이가 났다. PTU 대조군에 비해 滋陰降火湯 투여군의 SOD 및 CAT 활성의 증가, H2O2의 감소가 유의성 있게 투여 용량의존적으로 나타났다. 간과 고환에서 SOD가 다르게 반응하는 것은 간에 비해 고환에서 PTU에 더욱 민감하게 항산화효소가 억제되기 때문인 것으로 추측되며, 추가적인 연구가 필요하다고 본다. LT4투여군에서는 H2O2의 함량의 증가와 함께 SOD 활성이 유의성 있게 감소하였는데, LT4 투여로 항산화 방어 인자의 악화로 인한 성선 기능이 악화가 된 것으로, Sahoo 등48)의 보고와 유사하게 나타났다. 간과 고환 모두에서 지질과산화의 민감한 지표인 MDA 함량은 유의한 변화를 나타내지 않았는데, 이는 MDA 증가가 되기 위해서는 좀 더 많은 시간과 장기간의 자극손상이 필요한 것으로 생각된다. 결과적으로 滋陰降火湯은 간 뿐만 아니라 고환의 양호한 항산화 효과를 만들었으며 PTU 유발 갑상선기능저하증시 초래되는 문제를 개선하여 생식기 장애를 억제하는 것으로 판단된다.

이상에서 滋陰降火湯의 경구투여는 PTU 유발 갑상선기능저하증시 초래되는 체중의 감소, 갑상선 종대, 갑상선 및 성 호르몬의 감소, 혈청 중 지질 함량의 변화 및 간과 생식기 손상을 투여 용량 의존적으로 억제하였고, 갑상선기능저하증시 초래되는 항산화 방어 인자의 변화 역시 투여 용량 의존적으로 억제하였으므로, 갑상선기능저하증 및 관련 간과 생식기 손상에 매우 유효한 효과를 나타낼 것으로 기대된다. 향후 滋陰降火湯의 효능에 대한 임상연구를 병행하며 구성 개별 약재의 효능 검색과 더불어 다양한 방면의 기전적인 연구를 더 수행해야 할 것으로 사료된다.

 

V. 결 론

PTU로 유발된 rat의 갑상선기능저하증에 미치는 영향을 평가하기 위하여 500, 250 및 125 mg/kg의滋陰降火湯 투여 후 체중 및 장기의 중량, 혈중 호르몬의 함량, 혈청 성분의 함량, 항산화 방어인자, 조직병리학적인 변화를 LT4 투여군과 비교하여 살펴본 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 체중의 변화는 滋陰降火湯 투여군에 서 PTU 대조군에 비해 PTU 투여기간 및 실험 전 기간 동안 체중 증가량이 유의하게 증가하였다. 2. 장기의 중량 변화는 滋陰降火湯 투여군에서 PTU 대조군에 비해 절대 및 상대 갑상선 중량의 감소, 절대 및 상대 간 중량의 증가가 각각 유의하게나타났다. 절대 및 상대 고환 중량, 절대 및 상대 부고환 중량, 절대 및 상대 전립선 중량은 투여 용량 의존적으로 각각 유의하게 증가하였다. 3. 혈청 중 갑상선호르몬은 滋陰降火湯 투여군에서 PTU 대조군에 비해 투여용량 의존적으로 T3 및 T4 함량의 증가, TSH 함량의 감소가 각각 유의하게 나타났다. 4. 혈청 중 성 호르몬은滋陰降火湯 투여군에서 PTU 대조군에 비해 testosterone 및 DHT 함량의 증가, FSH 함량 감소가 각각 유의하게 나타났다. 5. 혈청 중 지질 함량은 滋陰降火湯 투여군에서 PTU 대조군에 비해 HDL의 감소 및 triglyceride 함량의 증가가 각각 유의하게 나타났으며 total cholesterol 및 LDL 함량의 변화는 유의성이 인정되지 않았다. 6. 혈청 중 AST 및 ALT 함량은 滋陰降火湯 추출물 투여군에서 PTU 대조군에 비해 AST 함량의 증가가 유의하게 억제되었으며 ALT 함량의 변화는 유의성이 인정되지 않았다. 7. 항산화 방어 인자는 滋陰降火湯 추출물 투여군에서 PTU 대조군에 비해 간 CAT 활성의 증가와 간 H2O2 함량 및 SOD 활성의 감소가 각각 유의하게 나타났다. 또한 투여 용량 의존적으로 고환 SOD와 CAT 활성의 증가와 고환 H2O2 함량의 감소가 각각 유의하게 나타났다. 8. 조직병리학적 변화는 滋陰降火湯 투여군에서 PTU 대조군에 비해 갑상선 전체 두께의 감소와 평균 갑상선 여포 직경의 증가, 부고환 두부 평균 직경의 증가와 부고환 도관 비율의 감소가 각각 유의하게 나타났다. 또한 투여 용량 의존적으로 단위 면적당 간세포 수의 증가, 정세관 평균 직경 증가 및 stage I~Ⅱ 정세관 비율 증가, 전립선 도관 상피의 평균 두께 증가 및 위축 도관 비율의 감소가 각각 유의하게 나타났다.

□ 투 고 일 : 2014년 1월 21일 □ 심 사 일 : 2014년 2월 4일 □ 게재확정일 : 2014년 2월 10일