Comparison of asbestos fiber detection methods in BAL fluid and lung tissue in rat model with asbestos exposure
저자
발행사항
Seoul : Graduate School, Yonsei University, 2018
학위논문사항
학위논문(석사) -- Graduate School, Yonsei University Department of Global Medical Science 2018.2
발행연도
2018
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
석면에 노출된 쥐 (Rat) 모델에서 기관지폐포세척액과 폐조직 내 석면검사방법의 비교
형태사항
59장 : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: Soon-Hee Jung
UCI식별코드
I804:11046-000000515233
소장기관
Background: In Korea, lung cancer patients can be saved by asbestos damage relief law when the association with asbestos exposure is proved based on Helsinki criteria. However, it is difficult to demonstrate the association between lung cancer and asbestos exposure due to no experience of asbestos analysis in lung tissue or cytology samples in domestic circumstances. In this study, we have tried to develop the useful methods of asbestos analysis in bronchoalveolar lavage (BAL) fluid and lung tissue through animal model with asbestos exposure for clinical application in ARD patients. Methods: We did an endotracheal instillation of two types of asbestos, crocidolite and amosite to a total of 80 SD rats. The animals were divided into four groups: crocidolite-control group (n=12), amosite-control group (n=12), crocidolite group (n=28) and amosite group (n=28). At two and four weeks after instillation, the animals were sacrificed. We observed the BAL fluid slides using four methods (Membrane filter (MF), Cytospin (CS), Thinprep (TP), Surepath (SP)) with a phase contrast microscope and a polarizing microscope. And, we observed the lung tissue using a light microscope, a phase contrast microscope and a polarizing microscope. Statistical analysis used ANOVA, Kruskal-wallis test and operation definition. Results: In rat BAL fluid observed by a phase contrast microscope, MF method revealed many AFs but it is inconvenient for pathologists and dangerous for technologists. CS method is the more convenient method than MF method as well as the number of AFs is similar comparing with MF method. TP method is most convenient and safe. But the number of AFs by TP method is lower than that by MF and CS methods. SP method is more convenient than MF method but the number of AFs is also lower than that by MF and CS methods. The difference in the number of AFs among four methods was statistically significant (p<0.05). In rat lung tissue, we observed intra-alveolar hemorrhage and giant cells with AFs forming granulomas. The AFs were found in the bronchiolar walls and alveolar spaces in the two-weeks group and in the cytoplasm of giant cells forming granuloma in the four-weeks group. Using a polarizing microscope, we observed color changes of AFs according to change of polarization angle; amosite was changed from orange to blue and crocidolite was observed inversely to amosite. Finally, we observed the phase contrast microscope was a useful screening method to detect AFs in BAL fluid and lung tissue. The polarizing microscope was a helpful method to differentiate AFs from non-AFs and to distinguish the types of AFs. CS method was most practical to detect AFs in BAL fluid during laboratory work. Conclusion: Through this study, we can suggest the more practical methods to detect AF in BAL fluid and lung tissue, supporting the asbestos-related lung cancer patients. In the future, this method will contribute to the clinical use in human BAL fluid and lung tissue.
더보기연구 배경: 석면피해구제제도가 시행된 2011 년부터 5 년 동안 피해신청인
2,674 명 중 석면피해 인정을 받은 1,864 명의 환자와 특별유족 가운데
악성중피종이 765 명 (41.0%), 석면폐증이 881 명 (47.3%), 석면관련폐암이 216 명
(11.6%) 이었다. 이 중 석면관련폐암은 폐암의 발생 비율에 비하여 석면관련성을
찾기 어려워서 상대적으로 적은 수의 환자나 특별유족이 구제되었을 가능성이있다. 석면관련성은 역학적 근거와 영상의학 소견을 고려할 수 있지만
직접적인 석면관련성을 제시할 수 있는 기관지폐포세척액(BAL Fluid)과
폐조직에서 석면이 확인된다면 석면피해를 인정하는데 가장 중요한 근거가 될
것이다. 헬싱키기준과 국내 석면피해구제법에도 기관지폐포세척액과 폐조직의
석면검사소견으로 석면관련성을 판정하도록 되어 있지만, 국내
의료기관에서는 아직 기관지폐포세척액이나 폐조직 내 석면검사방법을 거의
시행하고 있지 않다. 그 이유는 석면검사방법을 잘 모르고 판정기준도 없기
때문이다. 따라서 본 연구는 인체검체를 이용한 석면검사의 전 단계 연구로
동물실험을 통해 석면관련질환의 석면관련성을 객관적으로 제시할 수 있는
기관지폐포세척액과 폐조직 내 석면검사방법을 개발하여 임상적으로 활용될
수 있도록 기여하고자 한다. 연구방법: 먼저 7-8 주령의 수컷 SD rats 를
호흡마취하고, 석면주입군은 PBS 에 부유시킨 표준 석면시료(청석면, 갈석면 (2
mg/0.3 mL))를 주입하고, 대조군은 PBS (0.3 mL)만 주입한다 (석면주입군
56 마리, 대조군 24 마리). 수득한 실험동물의 기관지폐포세척액은 PBS 를
넣어 50 mL 로 만든 후 고르게 섞어 10 mL 씩 분주한 후, 4 개의 tube 를 각각
Membrane Filter (MF), Cytospin (CS), ThinPrep (TP), SurePath (SP) 방법으로
표본을 제작하였다. 실험동물의 폐조직은 10%의 포르말린으로 고정한 후 좌우
폐조직을 반으로 나누어, H&E 염색을 위한 paraffin block 제작을 하였다.
기관지폐포세척액 4 개 표본과 폐조직 표본을 광학현미경, 위상차현미경그리고 편광현미경으로 관찰하였으며, 기관지폐포세척액은 석면의 개수,
석면의 분포 등을 관찰하고 각 방법의 편리성 및 위험성, 접근성을
비교하였다. 폐조직은 석면의 분포(기관지, 세기관지, 폐포강내, 폐포대식세포
등), 석면개수 및 병리학적 변화를 관찰하였다. 연구결과:
기관지폐포세척액에서 MF 방법은 석면섬유가 많이 관찰되지만 검사과정이
매우 번거롭고, 검체를 처리하는 시간이 매우 많이 소요되어 실용성이
떨어진다. 무엇보다도 membrane filter 를 건조시키는 과정에서 검사자를
비롯한 검사실 주변 인력에게 석면노출을 시킬 수 있는 위험이 높다는 단점이
있다. CS 방법은 MF 방법보다 검사 과정이 편리하고, 또한 석면 섬유의
개수는 MF 방법과 비슷한 수준으로 관찰되었다. TP 방법은 가장 편리하고
석면에 노출될 위험으로부터 가장 안전한 방법이지만 석면 섬유의 개수가 MF,
CS 방법보다 적게 관찰되었다. SP 방법은 MF 방법보다 편리한 방법이나
TP 방법과 마찬가지로 석면개수가 MF, CS 방법에 비해 적게 관찰되었다. 위 4
가지 방법 간의 석면 섬유 개수 차이는 통계적으로 유의했다 (p <0.0001). 폐
조직에서는 폐포 내 출혈이 있었으며, 석면섬유가 관찰되는 곳에서
거대세포가 육아종을 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 석면투여 2
주군의 폐 조직에서는 석면섬유가 주로 세기관지 벽과 폐포 공간에서 보였고,
4 주군의 폐 조직에서는 육아종을 형성하고 있는 거대 세포의 세포질에서
발견되었다. 그리고 편광현미경을 사용하여 편광각이 변함에 따라 석면섬유의 색이 변화하는 것을 관찰하였다. 갈석면은 주황색에서 청색으로
변하였고 청석면은 갈석면과 반대로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구
결과를 요약하면, 위상차 현미경은 기관지폐포세척액 및 폐 조직에서
석면섬유를 검출하는 유용한 스크리닝 방법이고 편광 현미경은 석면섬유와
비석면섬유를 분별하고 석면의 종류를 구별하는 데 유용한 방법이다. 또한 CS
방법은 기관지폐포세척액에서 석면섬유를 검출하는 가장 실용적인 방법으로
사료된다. 결론: 본 연구는 인체 검체를 이용한 석면검사의 전 단계로
동물실험 검사방법으로 기관지폐포세척액과 폐조직 검체에서 석면 섬유
검사방법을 제시하였으며, 이후 인체의 기관지폐포세척액과 폐조직에도
활용하고자 한다. 이를 통해, 석면관련질환의 석면관련성을 객관적으로
제시하여 석면피해자 또는 유족들과 신뢰성있는 소통을 할 수 있을 것으로
기대한다
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