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KISEP 한이인지：한이인지：한이인지：한이인지：제제제제 4 0권권권권 제제제제 8호호호호 1997

Streptozotocin으로 유발된 당뇨병 흰쥐에서

와우유모세포의 형태학적 변화*

가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실

정대건·박용수·김상후·김춘일

＝＝＝＝ Abstract ＝＝＝＝

Morphological Changes of Cochlear Hair Cells in the Streptozotocin-Induced Diabetic Rat

Dae Gun Jung, M.D., Yong Su Park, M.D., Sang Hu Kim, M.D., Chun Il Kim, M.D.

Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, Catholic University, Seoul, Korea

Background：Diabetes Mellitus has been known as a multisystemic disorder for a long time. An association between diabetes and hearing loss was first postulated in the one case report published by Jordao in 1857. The typical hearing loss from diabetes is a progressive and bilateral sensorineural deficit that predominantly occurs in the high frequency and in the elderly patients.

Objectives：The purpose of this study was to investigate the morphological changes of cochlear hair cells in the insulin-dependent diabetes mellitus induced by Streptozotocin.

Materials and Methods：Thirty two rats were used for this study and divided into control and diabetic group. Furthermore each group was subdivided into 4 weeks, 8 weeks, 12 weeks and 16 weeks group. All experimental animal were put in the same environmental condition. Insulin-dependent diabetes mellitus was induced by intravenous injection of Streptozotocin(65mg/kg of body weight). Hair cell loss and their ultrastructural changes were observed with phase contrast light microscope and transmission electron microscope.

Conclusion：The results of this study suggest that metabolic change of diabetes mellitus may affect the cochlear hair cells. ((((Korean J Otolaryngol 40：：：：8, 1997)))) KEY WORDS：Streptozotocin·Diabetes·Rat·Morphology·Cochlea hair cell.

서 론

당뇨병은 전신적으로 대사장애와 혈관질환에 의한 망

막, 신장 및 말초신경 등의 합병증을 초래하는 성인병

중의 하나이다. 당뇨병에 의한 합병증으로 올 수 있는

청력장애에 대해서는 Jordao1)가 초기 당뇨병성 혼수

와 관련된 청력장애 증례를 보고한 이래 여러 보고자

들2)3)이 당뇨병 환자에서의 양측성 감각신경성난청을

보고하였고, 당뇨병이 청력장애를 일으킨다는 것이 정

*본 논문은 가톨릭대학교 의과대학 성모자애병원의 연구비 보조로 이루어졌음. 논문접수일：1997년 4월 11일 심사통과일：1997년 6월 25일

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설로 되어 왔다. 그러나 최근에 Harner4)는 임상에서

당뇨병이 청력에 특별한 영향을 주지 않는다고 하여

당뇨병이 청력에 영향을 미치는지에 대해서는 논란이

되고 있다. 국내에서는 원권희 등5)이 당뇨병 환자의

청력장애에 대한 임상적 고찰에서 대부분의 청력손실

의 양상은 양측성 감각신경성난청으로 대부분에서 고

음장애형이라고 보고하였다.

실험동물을 이용한 당뇨병의 연구로서 Rakieten 등6)

이 streptozotocin(이하 STZ으로 약함)은 기존의 당

뇨병 유발 약제인 alloxan에 비해 췌장의 베타세포에

더 특이적으로 반응하며 지속적으로 당뇨병 상태를

유지하고, 중독량 혹은 치사량과 당뇨병 유발량과의

차이가 큰 장점을 지닌 약제라고 발표한 이래, STZ에

의해 인위적으로 당뇨병을 유발한 동물모델을 통하여

당뇨병과 난청과의 관계 및 당뇨병이 소음성난청, 고

혈압, 고지질증, 이독성 약제, 이환기간 등 여러 요인

과 동반된 경우에 대한 연구가 이루어지고 있다7)8).

저자는 STZ을 투여하여 인위적으로 당뇨병을 유발

시키고 실험기간 동안 당뇨병 상태를 유지시킨 흰쥐

를 동물모델(이하 당뇨병 모형이라 약함)로 하여 당

뇨병 모형군과 정상군에서 와우유모세포의 형태학적

변화를 위상차현미경 및 투과전자현미경하에서 비교

관찰함으로써 당뇨병대사가 와우유모세포에 미치는

영향을 알아보기 위하여 본 실험을 시행하였다.

재료 및 방법

1. 재 료

실험동물은 생후 6주된 200∼250gm의 건강한 수

컷 Sprague-Dawley계 흰쥐 32마리를 사용하였으

며 정상군 16마리와 당뇨병 모형군 16마리로 나누었

다. 정상군 및 당뇨병 모형군은 관찰시기에 따라 4주

군, 8주군, 12주군, 16주군으로 세분하였고 각 군은 4

마리씩으로 하였다. 모든 실험동물은 실험 전 Preyer

검사에 정상 반응을 보이고, 육안 검사에서 평형 감각

의 이상이 없는 흰쥐만을 대상으로 하였으며 같은 환

경에서 사육하였다.

2. 방 법

1) 정상군

정상군은 당뇨병 모형군과 같이 금식시키고 0.1M

citrate buffer 용액(pH 4.5)을 음경정맥에 주사한 후

4주, 8주, 12주, 16주에 각각 4마리씩 희생시켜 측두

골을 적출하였다. 희생시키기 전까지 1주일에 한 번씩

체중을 측정하였고 0.1M citrate buffer 용액(pH 4.5)

을 주사하고 24시간이 되는 시각 및 희생시키기 전 매

주 같은 시각에 꼬리정맥에서 정맥혈을 채취하여 혈

당기(One Touch, Basic Lifescan, USA)로 혈당치를

측정하였다.

2) 당뇨병 모형군

인위적 당뇨병 유발을 위하여 사용한 약제는 췌장

의 베타세포를 보다 선택적으로 파괴하여 인슐린 의존

성 당뇨병을 유발시키는 streptozotocin(Sigma, USA)

을 사용하였다. 당뇨병 모형군은 당뇨병 유발 전날 저

녁부터 금식시킨 후 Raynor8)의 방법에 따라 체중 kg

당 65mg의 STZ을 5℃, 0.1M citrate buffer 용액

(pH 4.5)에 녹이고 즉시 음경정맥에 주사하여 당뇨병

을 유발시켰다. STZ을 주사하고 24시간이 경과된 시

각에 꼬리정맥에서 정맥혈을 채취하고 혈당기로 혈당

치를 측정하여 당뇨병이 유발되었는지 확인하였다. 14

일째까지는 이틀에 한 번씩, 그 후에는 일주일에 한

번씩 동일한 방식으로 같은 시각에 혈당치를 측정하

여 혈당치가 300mg/100ml 이상인 동물만을 당뇨병

모형군 동물로 채택하였다. 체중은 일주일에 한 번씩

측정하였다. 당뇨병 모형군의 흰쥐는 대부분 5일 내에

급성 췌장염에 의한 케톤산증으로 사망하므로 당뇨병

모형군은 당뇨병 유발 2일째부터 하루에 1IU의 인슐

린(Insulatard, Novo Nordisk, Denmark)을 두 차례

씩 피하에 주사하여 케톤산증으로 사망하는 것을 방

지하였다. 당뇨병 모형군 16마리는 당뇨병 유발후 제

4주에 4마리, 제8주에 4마리, 제12주에 4마리, 제16

주에 4마리씩을 정상군과 같이 희생시켜 측두골을 적

출하였다.

3) 측두골 적출 및 생체고정

각 군의 실험동물은 희생시키기 전에 우선 ether로

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마취하여 외이도 및 중이에 염증이 없음을 확인한 후

체중 kg당 50mg의 ketamine을 근육주사하여 마취

를 하였다. 흉곽을 열고 우심방에 소공을 뚫고 좌심실

을 통하여 silastic tube를 경동맥 입구까지 삽입하고

복대동맥을 겸자로 차단한 후 생리적 식염수 200ml

를 주입한 후 체중 kg당 300ml의 4% paraforma-

ldehyde(0.1M phosphate buffer 용액 , pH 7.4)를

주입하였다. 골포를 개방하여 중이 골포내에 염증이

없음을 확인한 후에 수술 현미경으로 난원창을 확인

한 후 개방하고 개방된 난원창을 통하여 4% gluta-

raldehyde-2% tannic acid(0.1M phosphate buffer

용액, pH 7.4)를 주입시키고 같은 용액에 실온에서

24시간 담가 추가 고정하였다. 그 후 10% EDTA-

1% glutaraldehyde(0.1M phosphate buffer 용액,

pH 7.4)에 넣어 약 4주간 격일로 탈회용액을 갈아주

면서 탈회시켰다.

4) 위상차 현미경 관찰

수술 현미경을 사용하여 sodium phosphate buffer

(pH 7.4) 용액 내에서 탈회시킨 측두골을 박리 하여

양측 와우를 얻었으며 이때 얇은 골와우를 남겨서 와

우 손상을 방지하였다. Pillsbury7)의 방법과 같이 좌

측 와우는 정원창과 난원창 사이에서 와우축를 따라

반으로 갈라 1/2회전을 취하여 전정막(Reissner’s

membrane)을 제거한 후에 첨단회전에서 기저회전의

방향으로 박리하고 기저막(basilar membrane)을 골

나선판(osseous spiral lamina)에서 분리하여 1%

toluidine blue에 염색하였다. 위상차현미경(phase

contrast microscope)을 이용하여 200∼400배 시야

에서 와우유모세포의 표면을 관찰하여 일정한 부위의

유모세포의 수를 세었고, 같은 시야에서 핵이 소실된

유모세포를 유모세포의 손실로 간주하여 그 수를 세

어 각각의 회전에서 그 손실률(핵이 소실된 유모세포/

전체 유모세포 ×100)을 계산하여 백분률로 표시하

였다.

5) 투과전자현미경적 관찰

투과전자현미경적 관찰을 위해, 탈회된 우측 와우를

같은 방법으로 기저막을 얻은 후 Epon 812에 포매하

였다. 포매된 와우를 ultra microtome(Reichert-Jung,

Germany)을 이용하여 1μm 두께의 박절편을 만들

어 1% toluidine blue로 염색을 하여 광학현미경으로

관찰한 후 Corti기의 절단방향을 정하였고, 이어서

80nm 내외의 초박절편을 만들어 uranyl acetate 및

lead citrate로 이중염색을 한 후 투과전자현미경(JEOL

1200 EX, Japan)으로 관찰하였다.

6) 통계적 분석

체중의 변화, 혈당치의 변화, 와우유모세포의 손실

률에 대한 통계학적 처리는 PC SAS 6.04 판 통계 프

로그램을 이용하였고 유의 수준은 P값이 0.05 이하로

하였다.

결 과

1. 체중의 변화

당뇨병 모형군의 체중은 16주군으로 갈수록 증가하

였으나 그 증가량이 월평균 15.25±1.24gm으로 정

상군의 30.5±2.12gm에 비해 현저히 적었다(p<0.05,

Table 1).

2. 혈당치의 변화

당뇨병 모형군의 혈당치는 16주군으로 갈수록 증가

하였고 월평균 506±30mg/100ml로 정상군의 81±

6mg/100ml에 비하여 유의하게 증가되어 당뇨가 발

생하였음을 알 수 있었다(p<0.05, Table 2).

Table 1. Change of body weight(gm) in each group

4 weeks 8 wreeks 12 weeks 16 weeks

Control(n＝16) 263.7±32.5 294 ±27.9 320±25 346 ±7.5 STZ (n＝16) 244 ±23* 260.8±18.3* 278±17.5* 283.8±12.5* (Mean±Standard Deviation) STZ：Streptozotocin-induced diabetic group *p<0.05,compared with control group

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3. 와우유모세포의 손실

1) 정상군과 당뇨병 모형군의 비교

정상군과 당뇨병 모형군 사이의 생존기간 및 와우

부위에 따른 유모세포의 손실률은 통계학적 의의가

없었다(p>0.05, Table 3, Fig. 1).

위상차현미경으로 관찰한 와우내유모세포의 손실률

은 0.3% 미만으로(Fig. 2) 정상군 및 당뇨병 모형군

사이에는 차이가 없었고 통계학적으로도 유의하지 않

았다. 와우외유모세포의 손실률은 정상군 및 당뇨병

모형군 모두에서 16주군으로 갈수록 증가하였고 당뇨

병 모형군에서 더 크게 증가하였다.

2) 당뇨병 모형군간의 비교

통계학적으로 생존기간에 따른 정상군의 와우외유

모세포의 손실률은 부위에 따라 유의한 차이가 없었으

나(p>0.05), 생존기간에 따라 당뇨병 모형군은 갈고

리부위(Hook)에서 16주군이 4주군, 8주군, 12주군에

비해, 기저회전(제1회전)에서 12주군과 16주군이 4

주군, 8주군에 비해 유의한 손실률의 증가를 보였다

(p<0.05). 부위별로 보면 당뇨병 모형군의 와우유모

Table 2. Change of blood glucose level(mg/100ml) in each group

4 weeks 8 wreeks 12 weeks 16 weeks

Control(n＝16) 76.1 ± 18.9 79.3 ± 21 87.9 ± 13 82.2 ± 88 STZ (n＝16) 476.5 ± 200* 500 ± 170* 512 ± 139* 538 ± 61* (Mean±Standard Deviation) STZ：Streptozotocin-induced diabetic group *p<0.05,compared with control group

Table 3. Hair cell loss(%) in different portions of the cochlea of control and STZ groups

Outer hair cell Inner hair cell

Hook 1st Turn 2nd Turn 3rd Turn

4 weeks Control 0.15±0.01 1.01±0.5 2.07±0.36 1.91±0.49 1.01±0.01 STZ 0.21±0.04 1.21±0.34 2.24±0.57 1.98±0.39 1.17±0.02 8 weeks Control 0.18±0.02 0.78±0.16 2.54±0.39 1.52±0.42 1.12±0.07 STZ 0.21±0.03 1.22±0.26 2.26±0.57 2.99±0.27 1.16±0.02 12 weeks Control 0.18±0.02 1.44±0.05 3.28±0.59 2.82±0.09 1.36±0.06 STZ 0.22±0.03 1.47±0.17 3.19±1.12** 3.72±0.74 1.47±0.19 12 weeks Control 0.19±0.05 1.54±0.16 3.61±0.59 2.52±0.52 1.27±0.21 STZ 0.22±0.02 2.25±0.37* 5.14±1.72** 3.58±1.38 1.88±0.72 (Mean±Standard Deviation) STZ：Streptozotocin-induced diabetic group *p<0.05, compared with the diabetic groups of the other weeks in the hook portion **：p<0.05, compared with the diabetic groups of the other weeks in the 1st turn

Fig. 1. Phase contrast micrograph of outer hair cells(OH) and inner hair cells(IH) in the first turn of the cochlea at the control group of the 16th week. Three rows of outer hair cells(arrow) and one row of inner hair cells(arrow head) are well pre-served(1% Toluidine blue stain, ×600).

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세포의 손실률은 12주군을 제외하고는 모두 기저회전

에서 가장 크게 나타났으며 다음으로 중회전, 갈고리

부위, 첨단회전의 순서이었다.

4. 와우유모세포의 형태학적 변화(전자현

미경적 소견)

투과전자현미경으로 관찰한 와우외유모세포의 주된

변화는 핵이 손실된 와우외유모세포의 관찰 및 지지

세포에 의한 와우외유모세포의 치환이었다. 이외에 모

(cilia)의 탈락과 같은 변화를 관찰할 수 있었고 세포

막의 부분적 파괴, 세포질(cytoplasm)의 공포화(va-

cuolization) 및 소기관(organell)의 종창 등 와우유

모세포의 변성을 관찰할 수 있었다(Fig. 3∼Fig. 5).

Fig. 2. Phase contrast micrographs of outer hair cell loss(arrow) in the first turn of cochlea at the dia-betic group of the 16th week(1% Toluidine bluestain, ×400).

Fig. 3. Transmission electron micrograph of the outer haircell in the first turn of the cochlea at the controlgroup of the 16th week. Cuticular plate(C), ste-reocilia(H), mitochodria(M), nucleus(N)(×4,000).

Fig. 4. Transmission electron micrograph of the first turn of the cochlea at the diabetic group of the 16th week. Note displacement of outer phalangeal cell(thin arrow) and irregular contours and cy-toplasmic vacuolization of outer hair cells(thicker arrow)(×1,200).

Fig. 5. Transmission electron micrograph of outer hair cells of the first turn of the cochlea at the diabetic group of the 16th week. Note irregular outlines (thicker arrow) of outer hair cells showing vesi-cular cytoplasm(asterisk) with swollen mitoch-ondria(thin arrow)(×2,500).

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고 찰

당뇨병은 장기간의 이환기간에 의해서 초래되는 신

경장애, 당뇨병성 신증, 망막증에 의한 실명, 동맥경화

증에 의한 뇌졸증, 심근 경색증 및 하지혈관장애 등

전신적으로 많은 합병증을 일으키는 질환으로 알려져

있다.

전신적인 혈관병변을 초래하는 당뇨병이 청각기능

에 미치는 영향에 대해서는 오래 전부터 연구의 대상

이 되어 왔다. 당뇨병으로 인한 청력장애의 양상이 대

부분 고음역에서 일어나고 2/3 이상이 천천히 진행하

는 양측성 대칭성 청력소실의 형태로 나타나며 특히

고령자에게 많이 나타난다는 사실은 청력장애가 당뇨

병에 기인하는 것인지, 당뇨병과 함께 동반된 다른 질

환이나 투약 관계, 연령 혹은 생리적 변화에 기인하는

것인지를 판정하기가 어려운 경우가 많다9). 합병증과

청력장애 정도와의 관계에 대해 Jorgensen2)은 합병

증과 청력장애와는 상관관계가 있다고 보고하고 있으

나 Axellson과 Fagerberg3)는 청력장애 정도와 당뇨

병의 이환 기간 및 당뇨병의 심한 정도와는 특별한 관

련이 없고 오히려 고연령과 직접적인 관계가 있다고

주장하였다. 당뇨병에 의한 청력손실과 관련된 인자들

을 살펴보면 당뇨병의 중증정도, 노화현상의 촉진, 이

환 기간, 혈관장애, 망막장애, 신장장애, 혈압 등이 청

력장애와 관련이 있다고 알려져 있다3)10).

당뇨병에서 청력장애의 병리학적 연구는 Jorgensen2)

이 처음으로 당뇨병성 혈관병변이 여러 장기와 와우에

서 일어난다는 것을 보고하였는데 PAS(periodic acid-

Schiff) 반응을 시행한 결과 당뇨병환자의 맥관선조

(stria vascularis)의 모세혈관 벽이 많은 수에서 양

성비후를 나타낸다고 하였으며 이것은 정상보다 10∼

20배 정도로 비후되어 있었다고 보고하였다. Costa11)

는 와우축의 맥관선조에서도 병변이 일어난다고 하였

는데 이 부위들의 혈관은 청각에 지극히 중요하며, 그

병변은 비당뇨병 환자에서나 당뇨병 환자에서 모두

청력장애의 원인이 될 수 있다고 하였다. Makishima

와 Tanaka12)는 4명의 당뇨병환자에서 측두골과 중

추 청신경경로를 조사한 결과, 와우의 기저회전과 중

회전의 나선 신경절 위축과 제8신경의 수초의 변성

및 염주형 변성을 인지하였다. 또한 내이도의 소동맥

및 맥관선조의 모세혈관에서 고유판의 섬유성비후로

인한 내경의 감소를 관찰하였다. 이들은 혈관병변이 신

경세포 변성의 중요한 원인이며 신경세포변성이 청력

장애의 원인이라고 주장하였다. Friedman13)은 모세혈

관의 변화는 당뇨병 환자의 여러 조직에서 발견할 수

있으며 이것은 단지 비특이적인 소견이고 청신경의

탈수초화로 인한 신경장애가 일차병변이라고 하였다.

당뇨병성 청력장애의 병리로는 내이의 미세혈관증

또는 변성에 의한 청신경의 일차적인 신경장애라고

가정되어 왔다. 당뇨병에서 청력장애를 일으키는 정확

한 기전은 현재까지 완전히 밝혀지지 않았지만 이제

까지의 내용들을 살펴보면, 첫째로 내이에서 소혈관들

의 변화가 나타나는데 특히 맥관선조에서 PAS반응

양성물질의 축적과 모세혈관의 확장 또는 나선 신경

절에서 세포들의 숫자가 감소된 것을 볼 수 있으며,

둘째로 신경섬유내의 영양 결핍이나 sorbitol의 축적

에 의한 신경의 1차적 변성, 세째로는 신경속혈관(vasa

nervorum)의 혈류감소에 의한 2차적 신경변성, 마지

막으로 내이의 혈당대사의 변화에 의한 것 등으로 나

눌 수 있다10).

당뇨병 환자에서 발생하는 내이의 합병증이 말초 감

각기의 이상에 기인하는지 아니면 중추성 장애에 의

한 것인지에 관하여서는 이견이 많으나 실험동물에서

는 당뇨병에 의한 내이장애시 혈관조의 미세혈관증,

기저막의 혈류장애, 구형낭의 변성과 미세혈관의 직경

증가14), 내이 대사율의 감소, 소음 노출시 와우외유모

세포의 손상이 많이 일어난다는 보고 등이 있다8).

실험을 통한 당뇨병의 연구는 내이, 안구, 간, 췌장,

신장 등에 대한 당뇨병의 영향을 연구하는데 널리 쓰

이고 있다. 이러한 연구를 위해서는 적절한 동물모델

및 당뇨병유발이 잘되며 지속적으로 당뇨병을 유지하

는 약제가 필수적이다.

우선 당뇨병 동물모델로서는 흰쥐, 생쥐, 원숭이, 개,

guinea pig, chinchilla, hamster 등이 있으며, 여러

동물모델을 통해 당뇨병에 의한 변화를 관찰하기 위

한이인지：제 4 0권 제 8호 1997

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한 시도가 이루어져왔다15). Rust, Tirama 등16)은 유

전적으로 양성된 SNH/N-cp rat strain에 의한 인슐

린 비의존성 당뇨병 동물모델을 통해 와우유모세포의

의의 있는 손실을 관찰할 수 있었다고 했다. 그러나

이러한 동물모델은 당뇨병 이외에 고혈압의 요소가

포함되어 있다. 다른 인슐린 비의존성 당뇨병 동물모

델로서는 non-obese 당뇨병성 생쥐 및 galactose로

사육한 흰쥐에 의한 모델이 있다. non-obese 당뇨병

성 생쥐에서는 기저회전에서 와우유모세포의 변성을 관

찰할 수 있었고 맥관선조에서의 세포간강(intercellular

space)의 증가, 변연세포(marginal cell)의 돌출 등을

관찰할 수 있다고 했다17). Guinea pig경우 흰쥐보다

는 와우가 커서 조직을 얻기는 용이하나 당뇨병 유발

률이 떨어지고 특히 alloxan에 길항적이어서 부적절

하다. 이는 혈중의 높은 glutathione 농도 때문으로

생각된다. 동물모델마다 장단점은 있으나 흰쥐가 가장

적절한 동물모델로 알려져 있다18). 그 이유로서는 첫

째 다루기가 쉽고, 둘째 당뇨병 유발이 용이하며, 세

째 값이 싸다는 장점 때문이나 당뇨유발 후에 사망률

이 높고, 염증이 잘생기고, 와우가 작아서 박리가 쉽

지 않은 단점도 있다. 본 실험을 진행하면서도 당뇨병

모형군에서 당뇨병이 유발된 후 40마리중 22마리가

사망하였고 예비실험에서도 많은 수의 흰쥐가 사망하

였으며 귀에 염증이 발생한 사실을 미루어 볼 때 당뇨

병을 유발한 후 특히 동물관리에 신중해야 함을 시사

하였다.

당뇨병은 여러 다른 방법에 의하여 유발될 수 있다.

예를 들면 췌장의 전체 혹은 부분 제거에 의해 유발될

수 있고, alloxan이나 STZ등을 투여하여 당뇨병을 유

발시킬 수 있다. STZ의 alloxan에 대한 장점은

alloxan이 당뇨병 유발과 중독량 혹은 치사량의 차이

가 매우 작은데 비하여 STZ은 더 큰 차이를 가지고

있다는 점이며, alloxan에 비해 베타세포에 더 특징적

으로 반응한다. STZ에 의한 당뇨병 모형은 당뇨는 유

발하면서 혈관학적 변화는 초래하지 않는다는 점에서

당뇨병의 순수한 대사변화가 청력의 기전에 어떤 영

향을 미치는가에 대해 연구하는데 적절하다는 장점이

있다. 이러한 장점들로 인하여 본 실험에서는 당뇨병

유발시약으로 STZ을 사용하였다.

STZ은 흰쥐, 생쥐, 원숭이, 개, guinea pig, chinchilla,

hamster 등에서 당뇨병을 유발시킨다. 흰쥐의 경우

STZ은 체중 kg당 45∼70mg의 용량을 투여하면 당

뇨병이 유발되며 체중 kg당 25mg의 저 농도에서도

유발이 가능하나 체중 kg당 35mg 이하의 낮은 용량

을 투여하면 유발된 당뇨병은 때때로 자연회복되어

불완전하고 LD50은 체중 kg당 130mg으로 알려져

있다. STZ의 작용은 투여후 1시간 이내에 췌장의 베

타세포에 작용하여 심한 궤사를 야기하고 광학현미경,

전자현미경하에서도 투여후 7시간 이내에 궤사를 관

찰할 수 있다고 했다. 그러므로 STZ으로 인위적인 당

뇨병을 유발시킨 후에 많은 동물들이 급성케톤산증으

로 인하여 사망하며, 이를 예방하기 위하여 STZ을 투

여한 후에는 당뇨병 모형을 세밀하게 관찰하여야 하

고 인슐린(1IU-2IU)을 투여하여 급성 케톤산증을

예방하여야 한다고 했다19). 흰쥐에서 혈당치는 STZ

을 투여하면 정상치인 80∼140mg/100ml에서 300

∼900mg/100ml까지 상승한다고 보고되었고, 본 실

험에서 당뇨병 모형군을 만들기 위해 STZ을 투여한

후 40마리중 38마리에서 24시간 이내에 혈당치가

400∼900mg/100ml로 상승하였으며 실험기간 내내

유의한 혈당치를 유지하였다.

당뇨병이 와우에 미치는 영향을 보기 위해 본 실험

에서는 와우유모세포의 손실 정도를 위상차현미경으

로 관찰하였고, 변성세포의 미세구조를 투과전자현미

경으로 관찰하였다. 위상차현미경은 초점을 조정하면

유모세포의 표면부터 기저부까지 관찰이 가능하여 와

우유모세포를 관찰하는데 유용하다20). Raynor 등8)은

STZ으로 유발한 당뇨병 동물모델에서 와우유모세포

의 손실률은 와우내유모세포의 경우 정상군에 비해

변화가 거의 없었고, 와우외유모세포의 경우 손실률은

갈고리부위에서 가장 크나 통계학적인 의의는 없었다

고 보고하였다. 본 실험에서도 와우내유모세포의 경우

Raynor의 보고와 같이 손실률의 변화는 관찰할 수

없었고 통계학적인 의의도 없었다. 그러나 와우외유모

세포의 손실률은 정상군 및 당뇨병 모형군 사이에 통

계학적인 차이는 없었으나 16주군으로 갈수록 두군

Korean J Otolaryngol 40：8, August 1997

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모두 와우유모세포의 손실률은 증가하였고 당뇨병 모

형군에서 더 크게 측정되었다. 당뇨병 모형군의 경우

갈고리부위의 16주군 및 기저회전의 12주군과 16주

군은 다른 군에 대해 유의한 손실률의 증가를 보였다

(p<0.05). 이는 정상군에서는 생존기간의 연장에 따

른 생리적 변화에 의해, 당뇨병 모형군에서는 생존기

간의 연장 및 당뇨병에 의한 와우의 영향이 더해져서

나타난 결과로 생각되었다. 따라서 순수한 당뇨병의

대사변화에 의해 와우유모세포의 손실이 현저함을 관

찰할 수 있었다. 와우부위에 따른 세포의 손실률은 당

뇨병 모형 12주군을 제외하고는 정상군 및 당뇨병 모

형군 모두 기저회전에서 가장 크게 나타났으며 다음

으로 중회전, 갈고리부위, 첨단회전의 순서이었다.

본 실험에서 16주까지 당뇨병 모형을 생존시켜 관

찰하였는데 더 장기간의 당뇨병 모형을 유지하면 좀

더 유의한 측정치를 얻을 수 있으리라고 생각된다.

당뇨병에 의한 와우의 형태학적인 변화에 대해 Nakae

와 Tachibana17)는 투과전자현미경적 연구를 통해 병

리학적 변화가 기저회전의 Corti기와 모든 회전의 맥

관선조에서 관찰되었으며 맥관선조의 돌출, 변연세포

의 응축(condensation), 중간세포(intermediate cell)

의 팽윤(swelling), 세포간강의 확장 등의 소견과 Corti

기에서 와우외유모세포의 변성(degeneration) 및 손

실된 혹은 변성된 와우외유모세포의 자리를 지지세포

(supporting cell)가 치환하고 있었다고 보고하였다.

본 실험에서도 와우유모세포의 손실에 의하여 그 자

리를 지지세포가 치환하고 있는 변화를 관찰할 수 있

었고, 와우유모세포가 손실되지는 않았어도 세포막의

부분적 파괴, 세포내의 소기관의 변화나 모의 유실,

모가 심어져있는 소피판의 부분적 균열 등의 심한 퇴

행성 변화를 관찰할 수 있었다. 또한 이러한 변화는

16주군으로 갈수록 심하였다.

결론적으로 저자들은 위상차 현미경 및 투과전자현

미경적 소견에서 볼 때 당뇨병 모형군은 정상군에 비

해 이환기간이 길수록 와우유모세포의 형태학적인 변

화가 심해짐을 확인할 수 있었다. 앞으로 임상 및 동

물실험을 통해 당뇨병과 동반된 여러 질환과 청력장

애와의 관계에 대한 연구가 시도되어야 할 것으로 생

각되었다.

요 약

본 실험은 당뇨병에 동반되는 와우유모세포의 변화

를 관찰하기 위해 흰쥐 32마리를 대상으로 실험을 시

행하였다. 실험동물은 정상군 16마리와 당뇨병 모형

군 16마리로 나누었고 각군은 관찰시기에 따라 4주군,

8주군, 12주군, 16주군으로 세분하고 각각 4마리씩을

배정하였다. 당뇨병 모형군은 streptozotocin을 체중

kg당 65mg 정맥주사하여 인위적으로 당뇨병을 유발

하였다. 정상군과 당뇨병 모형군의 모든 흰쥐는 정기

적으로 체중 및 혈당치를 측정하였다. 당뇨병 유발 혹

은 실험 시행 일로부터 제4주, 8주, 12주, 16주 후에

정상군 및 당뇨병 모형군의 와우를 위상차현미경과

투과전자현미경으로 세포의 손실률을 측정하고 와우

유모세포의 형태학적인 변화를 관찰하여 다음과 같은

결과를 얻었다.

(1) 와우유모세포의 손실률은 정상군과 당뇨병 모

형군 사이에는 생존기간 및 와우 부위별로 통계학적

인 차이가 없었다(p>0.05). 그러나 당뇨병 모형군은

생존기간에 따라 갈고리부위의 16주군은 다른 군에

비해 통계학적으로 유의한 와우외유모세포의 손실률

을 나타냈으며 기저회전의 12, 16주군도 다른군에 비

해 통계학적으로 유의한 와우외유모세포의 손실률을

보였다(p<0.05).

(2) 와우유모세포의 형태학적인 변화로 변성된 와

우외유모세포를 지지세포가 치환하고 있는 것을 관찰

할 수 있었고, 퇴행성 변화로 와우외유모세포에서 모

가 유실되거나 소피판의 균열, 세포막의 변성 및 세포

질 소기관의 변성 등을 관찰할 수 있었다.

이상의 결과로 당뇨병의 대사변화 자체로도 와우유

모세포의 형태학적 변화가 초래됨을 알 수 있으며 당

뇨병이 청력에도 영향을 주리라고 추측된다.

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