생후 3일된 흰쥐에서 심장근육세포를 분리 후 순수배양하여 생체에서 일어나는 허혈 및 재관류에 의한 심장근육세포 의 손상을 95%의 질소와 5%의 이산화탄소로 포화시킨 배양액과 95%의 산소와 5%의 이산화탄소로 포화시킨 배양액을 이용하여 시험관 내에서 유도하여 도립위상차 현미경, MTT 분석, TUNEL 염색 및 투과 전자현미경을 통하여 관찰하였다. 저산소성 전조건을 시행한군과 산소재공급군에서 공통적으로 대조군에 비하여 박동수의 감소와 세포질의 위축을 관찰할 수 있었으며 저산소성 전조건을 시행한 군에서는 그 정도가 산소재공급군에 비하여 미약하였다. MTT 분석으로 저산소성 전조건에 의하여 산소재공급에 의한 세포의 비가역적인 손상이 완화되어 세포의 생존율이 증가하고 사립체의 기능이 유 지됨을 알 수 있었다. 미세구조의 변화를 보면 근원섬유의 배열이 불규칙하고 과다하게 수축하였으며 심한 경우 근원섬유 들이 절편화되어 세포질에 무질서하게 배열되어 있었는데 이러한 변화는 산소재공급군에서 보다 심하게 일어났다. 그리 고 세포의 핵내에 염색질이 심하게 농축되어 여러개의 덩어리를 형성하였는데 이는 아포토시스의 전형적인 형태학적인 소견이며 저산소성 전조건을 시행한 군에서는 보다 적게 나타났고 이를 TUNEL 염색을 통하여 확인하였다. 본 연구의 결과로 산소재공급 손상에 의해 심장근육세포는 핵과 사립체 및 근원섬유의 배열이 파괴되며 괴사와 아포토시스에 의하여 사멸된다는 것을 알 수 있었으며 저산소성 전조건은 심장근육세포의 이러한 손상들을 보다 감소시켜 세포의 생존율을 증가시킨다는 사실과 세포사멸과정중 괴사 뿐만 아니라 아포토시스를 억제한다는 사실을 알 수 있었다.
Short period of ischemia and reperfusion protect heart against subsequent prolonged ischemia-reperfusion injury. This phenomenon was first described by Murry et al in 1986, who demonstrated that four 5-minute coronary artery occlusions followed by equal period of reflow at each time before a subsequent prolonged occlusion resulted in a reduction of infarct size in dog. Although the precise mechanism of preconditioning remains unknown, this phenomenon is present among different species of mammals, including dogs, rats, pigs, rabbits, and human. The objects of present study was to investigate effect of ischemic preconditioning on cell viability, structural changes and apoptosis during 60 min hypoxia and 60 min reoxygenation of the cell. In present study we investigated through cell culture system using myocyte of three days old neonatal rat cultured for three days. During hypoxia and reoxygenation, differences between preconditioned and nonpreconditioned of beating counts, morphological and structural changes are investigated through inverted phase contrast microscope and transmission electron microscope. To detection of apoptotic cell, TUNEL (TdT-mediated dUTP-biotin nick end labeling) stain was accomplished, and through which we invesigate the effects of preconditioning on apoptosis. Viabiliy of each cell and it’s mitochondria were measured quantitatively by MTT assay. After 60 min of hypoxia and 60 min of reoxygenation, beating rate decreased remarkably. But at the time of 60 min of reoxygenation, there was marked increase in beating count in preconditioned cell. Swollen mitochondria with amorphous granules in inner membrane, destroyed mitochondrial cristae, indented nuclear envelope, chromatin condensation, contracture of myofibril, fragmentation of myofilaments, cytoplasmic shrinkage were observed in both preconditioned cell and nonpreconditioned cell. But it is much less in preconditioned cell than in nonpreconditioned cell. MTT activity decreased in both experimental groups in compared with normal group, but in preconditioned group, MTT activity increased markedly in compared with nonpreconditioned group. And apoptosis is decreased by precontitioning in TUNEL staining. These results suggest that cardioprotective effects of ischemic preconditioning is mediated by attenuating structural destroy, increasing cell viability, decreasing apoptosis.
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