180 서 론
고환염전은 고환과 부고환이 정계혈관이 포함된 정색을 중심 축으로 해서 회전하여 꼬이는 상태를 말하며 영아나 사춘기 청소년에서의 고환염전은 흔히 나타나는 응급 고환 질환이다. 고환염전은 고환으로의 혈류를 차단하여 고환을
허혈에 빠지게 한다. 고환염전의 수술은 염전이 일어난 후 4-6시간 내에 해야 안전하며 적어도 12시간 이내에 수술해 야 고환의 보전 가능성이 있으며, 48시간 이후에는 고환의 생존 가능성이 거의 없다.1,2
일측 고환염전은 염전된 고환뿐 아니라 대측고환에도 손 상을 유발하여 추적 관찰 시 정액의 이상 소견을 나타내고 임을 일으킬 수도 있다.3 고환염전을 염전 초기에 신속히
효과
The Mechanism of Damage to the Contralateral Testis Following Testicular Torsion and Detorsion in Rats and the Effect of Allopurinol Administration
Dae Jung Lim1,2, Sung Kyu Hong2, Seong Jin Jeong2, Hwang Choi2 From the Departments of Urology, 1Seoul Municipal Boramae Hospital and 2Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea
Purpose: This study was performed to determine the mechanism of con- tralateral testis damage after repair of testicular torsion. In addition, we investigated the effect of allopurinol pretreatment on the contralateral testis damage.
Materials and Methods: The levels of malondialdehyde (MDA) in the testes, kidneys and serum samples were determined in rats following torsion, detorsion or detorsion after allopurinol pretreatment, as were the levels of superoxide dismutase (SOD) in the testes samples. H&E staining was performed on the testes specimens and we calculated the mean num- bers of spermatids per tubule in each group.
Results: Torsion caused a significant increase in the MDA levels in the contralateral testes, and detorsion caused a further significant increase in MDA in the contralateral testes and in the serum. Moreover, pretreatment with allopurinol prevented this further increase. The levels of SOD in the contralateral testes were not significantly different between the sham and torsion groups, whereas detorsion caused a significant reduction in SOD.
In addition, pretreatment with allopurinol also prevented this decrease.
The contralateral testes were histologically normal in all groups and the mean numbers of spermatids per tubule in the ipsilateral and contralateral testes were similar in all groups.
Conclusions: Injury of the contralateral testis after the repair of testicular torsion seems to be caused by lipid peroxidation that is due to oxygen free radicals induced by the reperfusion of ischemic torsed testis. Toxic substances such as oxygen free radicals seem to be transferred to the contralateral testes through the blood stream, and allopurinol appears to protect the contralateral testes from the injury caused by detorsion. (Kore- an J Urol 2006;47:180-188)
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Key Words: Testis, Torsion, Reperfusion injury, Lipid peroxidation
대한비뇨기과학회지 제 47 권 제 2 호 2006
1서울시립보라매병원 비뇨기과,
2서울대학교 의과대학
비뇨기과학교실
임대정1,2․홍성규2 정성진2․최 황2
접수일자：2005년 6월 27일 채택일자：2005년 9월 3일
교신저자: 최 황
서울대학교 의과대학 비뇨기과학교실
서울시 종로구 연건동 28번지 ꂕ 110-744
TEL: 02-2072-3644 FAX: 02-741-0546 E-mail: [email protected] 이 논문은 서울대학교병원 일반연구비 지원 (과제번호: 21-2003-020-0)에 의하여 이루어진 것임.
복구하면 불임과 같은 심각한 합병증을 상당히 감소시킬 수 있을 것으로 생각하였으나 최근 연구에 의하면 염전된 고환을 복구하더라도 정세포 이상이나 정액검사에서 이상 이 많이 발견되었다.4,5 일반적으로 양측고환 중 하나의 고 환이 정상기능을 발휘한다면 생식능력에 큰 장애가 없는 것으로 알려져 있으나, 고환염전이 한쪽 고환에 국한되어 신속히 교정하여도 정액검사나 고환조직에 이상이 발생한 다는 사실은 고환염전 시 대측고환 이상이 어떤 형태로든 나타남을 보여준다고 추정할 수 있다.
고환염전 시 대측고환 손상 기전은 학자들마다 의견이 분분하나 고환의 자가면역 기전,6 교감신경 반사기전,7 혈류 역동학적인 기전 (대측고환의 혈류 감소),8,9 허혈-재관류 손 상 기전,10,11 고환세포의 고사12,13 등이 그 기전으로 제시되 었으며 최근에는 허혈-재관류 기전과 대측고환 손상과의 관련성이 주목을 받고 있다.
Allopurinol은 purine substrate와 유사한 구조를 가진 약물 로서 허혈-재관류 손상 시 반응성 산소 (reactive oxygen spe- cies; ROS) 생성에 관여하는 xanthine oxidase를 직접적으로 억제하는 것으로 알려져 있다.14 고환염전에서 Akgur 등15이 염전된 고환을 복구하기 전에 allopurinol을 투여할 경우 동 측 고환 손상에 방어 효과가 있다고 보고하였으나 지금까 지 allopurinol의 대측고환의 손상에 대한 보고는 없었다.
이에 저자들은 고환염전 및 복구 후 병리조직학적 변화 와 지질 과산화 손상 여부를 평가하여 고환염전 시 대측고 환에 발생할 수 있는 손상이 허혈-재관류에 의한 지질과산 화와 관련이 있는지 알아보고 또한 allopurinol 전처치가 이 러한 대측고환의 손상을 예방할 수 있는지 알아보고자 하 였다.
대상 및 방법
1. 실험 동물
서울대병원 임상의학연구소 전임상실험실에서 보유 중 인 생후 3주령 (prepubertal age) 수컷 Sprague-Dawley (SD) 백 서 (체중 160-180gm)를 2주간 물과 고형 압착사료를 자유롭 게 섭취하게 하고 dark-light cycle (12시간:12시간) 조건하에 사육하였다.
2. 실험군
생후 5주령 수컷 SD 백서 112마리를 7군 (각 군당 16마리) 으로 분류하였다.
1) 1군 (sham 수술군): 좌측 음낭 절개 후 고환을 꺼내어 다시 집어넣고 봉합해 1시간 경과 후 개복하여 좌측 신정맥 에서 5ml 채혈, 양측 고환 및 좌측 신장 적출
2) 2군 (고환염전군): 좌측 고환염전 유발 후 1시간 경과 후 개복하여 좌측 신정맥에서 5ml 채혈, 양측 고환 및 좌측 신장 적출
3) 3군 (염전교정군): 좌측 고환염전 유발 후 1시간 경과 후 염전을 교정하고 2시간 경과 후 개복하여 좌측 신정맥에 서 5ml 채혈, 양측 고환 및 좌측 신장 적출
4) 4A군 (allopurinol 50mg/kg 투여군): 좌측 고환염전 유 발 후 1시간 경과 후 염전을 교정 (염전 교정 15분 전에 al- lopurinol을 50mg/kg 투여)하고 2시간 경과 후 개복하여 좌 측 신정맥에서 5ml 채혈, 양측 고환 및 좌측 신장 적출 5) 4B군 (allopurinol 100mg/kg 투여군): 좌측 고환염전 유 발 후 1시간 경과 후 염전을 교정 (염전 교정 15분 전에 al- lopurinol을 100mg/kg 투여)하고 2시간 경과 후 개복하여 좌 측 신정맥에서 5ml 채혈, 양측 고환 및 좌측 신장 적출 6) 4C군 (allopurinol 200mg/kg 투여군): 좌측 고환염전 유 발 후 1시간 경과 후 염전을 교정 (염전 교정 15분 전에 allopurinol을 200mg/kg 투여)하고 2시간 경과 후 개복하여 좌측 신정맥에서 5ml 채혈, 양측 고환 및 좌측 신장 적출 7) 5군 (고환적출군): 좌측 고환염전 유발 후 1시간 경과 후 환측고환을 적출하고 2시간 경과 후 개복하여 좌측 신정 맥에서 5ml 채혈, 대측고환 및 좌측 신장 적출
3. 고환염전 유발, 교정, 절제수술 및 검체 조직 채취 Ketamine (30mg/kg)으로 복강마취 후 좌측 음낭 절개 후 고환 정삭을 축으로 좌측 고환을 720도 시계 반대 방향으로 염전시킨 후 염전된 고환을 음낭 벽에 4-0 견사로 두 군데 를 고정하고 음낭을 봉합하였다.
적출된 고환 조직은 생리 식염수로 세척 후 고환 백막을 제거하고 일부는 현미경 조직소견 검사를 위하여 Bouin 용 액에 침강시키고 파라핀에 포매한 후 파라핀 절편을 만들 었고 나머지 고환 조직을 반으로 나누어 즉시 섭씨 영하 70도 질소탱크 냉동고에 각각 보관하였다. 혈액은 EDTA tube에 담아 4oC에서 2,500rpm으로 5분간 원심분리 후 혈청 을 분리하여 섭씨 영하 70도 질소탱크 냉동고에 보관하였 다. 신장 조직은 주변의 지방조직 등을 제거한 후 반으로 나누어 즉시 섭씨 영하 70도 질소탱크 냉동고에 각각 보관 하였다. 냉동 보관된 조직은 malondialdehyde (MDA) 및 su- peroxide dismutase (SOD) 측정을 위해 사용하고 파라핀 절 편은 병리조직학적 관찰을 위해 보관하였다
4. 병리조직학적 검사 및 정자세포수 측정
적출한 고환 조직을 Bouin 용액에 담아 24시간 동안 고정 시킨 후 파라핀에 포매하였다. 파라핀 포매한 백서의 고환 조직을 두께가 4μm되게 조직절편을 만들어 hematoxylin-
eosin (H&E) 염색을 실시하여 광학현미경으로 관찰하였다.
두 명의 병리의가 200배 현미경 시야에서 비정상적인 소견 이 있는지를 관찰하고 5개의 정세관에서 정자세포수를 측 정한 후 한 개의 정세관당 평균 정자세포수를 산출하였다.
5. Malondialdehyde (MDA)의 측정
혈청과 고환 조직 및 신장 조직에서의 MDA 측정은 MDA 가 thiobarbituric acid와 반응할 때 나타나는 붉은색을 586nm 에서 측정하는 Bioxytech사의 MDA-586 assay kit (Bio- xytechTM MDA-586TM, OxisResearchTM, Portland, OR 97217- 3935 USA)를 사용하였다. 고환 및 신장 조직에 150mM ice- cold KCl 400μl를 첨가한 후 조직분쇄기 (Tissue tearerTM model 958-370, Biospec products, Inc.)로 분쇄하여 균질화시 켜 10%의 균질액을 만들었다. 이 균질액을 4oC에서 4,000g 으로 10분간 원심 분리한 후 상층액을 채취하여 차갑게 보 관하였다. 각각의 상층액 및 혈청 검체 200μl에 probucol 10 μl, 100% methanol 160μl, N-methyl-2-phenylindole 480μl를 혼합한 뒤 vortexing하였다. 여기에 hydrochloric acid 150μl 를 가하고 vortexing한 후 45oC 수조에서 60분 동안 가열하 였다. 반응 후 4oC에서 10,000g으로 10분간 원심 분리한 후 상층액을 채취하여 586nm에서 UV spectrophotometry로 흡 광도를 측정하였다.
MDA standard 용액도 동일한 방법으로 반응시킨 후 흡 광도를 측정하여 standard curve를 구하였다. 검체에서 측정 한 흡광도를 MDA standard 용액을 이용해 구한 공식 (y=
0.04465x-0.001042)을 이용하여 농도를 계산하였다 (단위 μM).
6. Superoxide dismutase (SOD) 측정
SOD 측정은 SOD에 의해 5,6,6α,11β-tetrahydro-3,9,10- trihydroxybenzo[c]fluorene이 산화되면서 나타나는 분홍색을 525nm에서 측정하는 Bioxytech사의 SOD-525 assay kit (Bio- xytechTM SOD-525TM, OxisResearchTM, Portland, OR 97217-3935 USA)를 사용하였다. 적출된 고환에서 고환막을 벗긴 고환 조직에 150mM ice-cold KCl 400μl를 첨가한 후 조직분쇄기 로 분쇄하여 균질화시켜 10%의 균질액을 만들었다. 이 균 질액을 4oC에서 4,000g으로 10분간 원심 분리한 후 상층액 을 채취하여 차갑게 보관하였다. 보관된 검체 40μl에 미리 상온에서 공기와 평형시킨 buffer 900μl를 첨가한 후 1,4, 6-trimethyl-2-vinylpyridinium trifluoromethanesulfonate 30μl 를 첨가하고 vortexing하였다. 37oC 수조에서 60초 동안 반 응시킨 후 5,6,6α,11β-tetrahydro-3,9,10-trihydroxybenzo [c]flu- orene 30μl를 첨가하고 vortexing하였다. 반응시킨 용액을 cuvette에 즉시 옮긴 후 525nm에서 UV spectrophotometry로
10초 간격으로 2분간 흡광도를 측정하였다. 4개의 blank 용 액 (control)도 동일한 방법으로 반응시킨 후 흡광도를 측정 하였다. 시간에 따른 흡광도의 변화를 그래프로 나타낸 후 선형회귀분석 (linear regression analysis)을 이용하여 기울기 (Vs)를 계산하였다. 4개의 blank 용액 (control)에서 측정한 흡광도를 이용하여 평균 기울기 (Vc)를 계산한 후 Vs와 Vc 의 비율을 공식 (SOD-525 assay kit 제공)에 대입하여 농도 를 계산하였다 (단위 U/ml).
7. 통계 분석
측정된 자료의 분석은 상용화된 프로그램 (SPSS ver. 11.0) 을 이용하였으며 결과는 평균±표준편차로 표시하였다. 통 계분석으로 MDA, SOD 측정치 비교는 Student's t-test를 사 용하였고 고환 조직의 병리분석을 위해서는 Tukey 다중 비 교를 이용하였다. P값이 0.05 미만인 경우 통계적으로 유의 한 것으로 판정하였다.
결 과
1. 염전 후와 염전 복구 후 대측고환에서의 조직학적 변화
1시간 동안 일측고환을 염전시키고 육안으로 관찰한 경 우 환측고환의 색이 어두운 보라색을 띠는 것으로 보아 환 측고환에 허혈이 발생하였음을 알 수 있었다. 염전을 복구 한 후 2시간 후 음낭 봉합을 다시 열고 관찰한 결과, 환측고 환 색은 재관류로 인하여 분홍색 색조로 다시 변하였다.
H&E 염색을 통한 조직학적 검사 결과 염전군, 염전복구군, allopurinol 투여군, 고환절제군에서 환측고환에 간질의 확 대 및 부종, 모세혈관의 확장, 경도의 출혈, 정세포의 탈락 등의 변화가 관찰되었고 이 소견은 각 군 간에 차이는 보이 지 않았다 (Fig. 1). 모든 군에서 대측고환에서는 별다른 이 상소견이 관찰되지 않았다 (Fig. 2).
정세관당 평균 정자세포수: 환측 및 대측고환에서의 정 자세포수는 각 군 간 유의한 차이를 보이지 않았다.
2. 염전 후와 염전 복구 후 환측고환에서의 MDA level 각 군에서 측정된 MDA는 Table 1와 같다. 환측고환의 경 우 염전 후 1시간이 경과하자 (2군) 대조군 (1군)에 비해 MDA가 급격히 상승하였다 (p＜0.001). 염전 교정 2시간 후 (3군) 환측고환에서의 MDA는 유의하게 감소하였으나 대조 군에 비해서는 여전히 높았다 (p＜0.001).
염전 교정 전에 allopurinol을 투여한 경우 (4A, 4B, 4C군) 투여하지 않은 경우 (3군)보다 MDA가 유의하게 감소하였 으며 그 감소량은 allopurinol 투여량에 비례하였다.
3. 염전 후와 염전 복구 후 대측고환에서의 MDA level 대측고환의 경우에도 염전 후 1시간이 경과하자 (2군) 대 조군 (1군)에 비해 MDA가 상승하였다 (p＜0.001). 염전 교 정 2시간 후 (3군) 대측고환에서의 MDA는 오히려 증가하 였으며 이는 통계적으로 유의하였다 (p=0.017).
염전 교정 전에 allopurinol을 투여한 경우 (4A, 4B, 4C군) 투여하지 않은 경우 (3군)보다 MDA가 감소하였으며 4A군 에서는 통계적으로 유의하지 않았으나 (p=0.241) 4B군 및 4C군에서는 통계적으로 유의하였다 (p=0.025, 0.002).
염전을 교정하지 않고 환측고환을 적출한 경우에도 대측 고환의 MDA는 유의하게 감소하였다 (p＜0.001).
4. 염전 후와 염전 복구 후 혈청에서의 MDA level 염전 1시간 경과 후 혈청에서의 MDA는 대조군 (1군)과 통계적으로 유의한 차이가 없었다 (p=0.166). 반면 염전 교 정 2시간 후 (3군) 혈청에서의 MDA는 유의하게 증가하였 다 (p＜0.001). 염전 교정 전에 allopurinol을 투여한 경우 (4A, 4B, 4C군) 투여하지 않은 경우 (3군)보다 MDA가 감소하였 으며 이는 통계적으로 유의하였다 (p=0.001, 0.001, ＜0.001).
염전을 교정하지 않고 환측고환을 적출한 경우에도 혈청 MDA는 유의하게 감소하였다 (p＜0.001).
5. 염전 후와 염전 복구 후 신장에서의 MDA level 신장 조직에서의 MDA는 각 군에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다 (p＞0.05).
Fig. 1. Microscopic features of the ipsilateral testis section. (A) The testis of the sham group. (B) The testis taken after 1 hr torsion.
(C) The testis taken 2 hours following detorsion. (D) The testis of the allopurinol pretreated group. Interstitial edema with capillary dilatation, slight blood extravasation and germ cell desquamation (grade 1 injury) are observed in the ipsilateral testes except for the sham group (H&E stain, x100).
A
C
B
D
Fig. 2. Microscopic features of the contralateral testis section. (A) The testis taken after 1 hr torsion. (B) The testis taken 2 hours following detorsion. (C) The testis of the allopurinol pretreated group. (D) The testis of the orchiectomy group. No abnormal findings are observed in the contralateral testes of all groups (H&E stain, x100).
A
C
B
D
Table 1. The levels of malondialdehyde (MDA) in the ipsilateral and contralateral testis, the kidney and the serum
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Ipsilateral testis Contralateral testis Kidney Serum
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Group 1 1.53±0.53 1.36±0.59 9.59±2.50 1.36±0.20
Group 2 12.10±4.33* 3.53±1.06* 11.74±1.65 1.22±0.09
Group 3 7.09±1.36† 4.51±1.24† 9.09±1.40† 3.60±0.19†
Group 4A 5.78±1.00‡ 3.99±0.53 9.02±1.35 2.05±0.31‡
Group 4B 4.58±2.22‡ 3.54±0.26‡ 9.05±0.72 1.79±0.37‡
Group 4C 3.98±1.32‡ 3.06±1.25‡ 9.11±1.04 1.77±0.33‡
Group 5 9.92±2.15‡ 2.40±0.92‡ 10.40±2.49 2.07±0.44‡
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*: p＜0.05 compared with group 1, †: p＜0.05 compared with group 2, ‡: p＜0.05 compared with group 3
6. 염전 후와 염전 복구 후 환측 및 대측고환에서의 SOD level
각 군에서 측정된 SOD는 Table 2와 같다. 대측고환의 SOD는 대조군인 sham 군과 고환염전군 비교 시 통계적으 로 유의한 차이가 없었다 (p＞0.05). 그러나 염전을 복구했 을 때 SOD는 통계적으로 유의하게 감소하였다 (p＜0.05).
그러나 염전 복구 전 allopurinol로 전처치한 경우 단순 복구 한 군과 비교하였을 때 SOD는 유의하게 증가하였다 (p＜
0.05). 염전을 복구하지 않고 염전된 고환을 절제한 경우 대 측고환에서 SOD는 염전을 단순 복구한 군에 비해 증가하 였으나 통계적으로는 유의하지 않았다 (p＞0.05).
고 찰
일측 고환염전 환자의 정액 검사에서 이상 소견이 관찰 되는 등 정자 발생에 장애가 발생하는 것으로 보아 일측 고환염전은 환측고환뿐 아니라 양측 고환손상을 초래한 다.3,10 흔하게 발생하는 응급질환인 고환염전이 양측 고환 손상을 초래하여 불임을 유발할 수 있기 때문에 일측 고환 염전 후 발생하는 대측고환의 손상 및 변화는 임상적으로 매우 중요하다.
대측고환 손상의 기전에 대해 Chakraborty 등16은 고환염 전 후 대측고환에서의 조직학적 변화는 꼬인 고환으로부터 방출되는 독성물질에 기인한다고 하였으며 이 외에도 고환 의 자가면역 기전,6 교감신경 반사기전,7 혈류역동학적인 기 전 (대측고환의 혈류 감소),8,9 허혈-재관류 손상 기전,10,11 고 환세포의 고사12,13 등이 대측고환 손상 기전으로 제시되었 으며 최근에는 허혈-재관류 기전과 대측고환 손상과의 관
련성이 주목을 받고 있다.
고환염전은 고환으로의 혈류를 차단하여 고환을 허혈에 빠지게 한다. 염전을 복구하면 허혈된 조직의 재관류가 발 생하지만 재관류가 되더라도 환측 및 대측 고환에서 정세 포의 소실이 발생한다.10 Werns와 Lucchesi17는 이러한 고환 손상이 reactive oxygen species (ROS) 때문이라고 하였고 Turner 등13은 정세포 특이 세포고사 때문이라고 주장하였 다. 국내의 연구에서도 Park 등12은 고환염전에 의한 대측고 환의 손상이 허혈된 고환의 재관류에 의해 유발된 세포고 사에 의한다고 보고하였다.
허혈 및 재관류에 의한 조직의 손상은 hypoxanthine-xan- thine oxidase system에 의해 발생되는 oxygen free radical이 주요한 원인이다.18 Hypoxanthine이 요산으로 전환 시 xan- thine oxidase에 의해 oxygen radical과 hydroxyl radical이 발 생된다.19 이 free radical은 매우 불안정하며 높은 반응성을 가지고 있으며 nitric oxide (NO)를 무력화시켜 혈관 수축을 초래하고 혈류를 감소시킨다.20
이러한 free radical에 의한 조직 손상을 파악하는 방법으 로는 antioxidant consumption이나 damage product (lipid per- oxide)를 측정하는 간접적인 방법이 사용되고 있는데 근래 에 주로 사용되고 있는 방법은 MDA를 spectrophotometry로 측정하는 방법으로 본 연구에서도 MDA를 측정하여 고환 염전 및 복구 시 대측고환의 손상 정도를 알아보고자 하였 다.
SOD는 superoxide radical을 hydrogen peroxide와 산소로 변화시키는 반응을 촉진시키는 metalloenzyme이다. Oxygen free radical은 정상적인 호흡과정에서도 일정량 지속적으로 생성되기 때문에 이러한 SOD는 호산성 생물 (aerobic organ- ism)의 생존에 필수적인 방어기전을 제공하는 중요한 효소 이다. 정상조건하에서는 glutathione, glutathione peroxide, catalase, SOD 등의 scavenger에 의해 free radical의 극소량만 이 조직에 축적된다.21 그러나 free radical 생성이 어느 한도 를 초과하면 방어할 수 있는 효소가 고갈되어 세포 손상을 초래한다. 따라서 이러한 효소의 양을 측정함으로써 간접 적으로 허혈-재관류에 의한 free radical 생성 및 세포손상에 대해 평가할 수 있다.
본 연구 결과에서 염전군의 경우 혈청 및 대측고환에서 MDA와 SOD가 큰 변화가 없었던 반면에 염전을 복구한 경 우 혈청 및 대측고환의 MDA는 큰 폭으로 상승하였고 대측 고환의 SOD는 감소하였다 (p＜0.05). 생화학적으로 염전복 구가 대측고환에 심각한 손상을 입히며, 이에 반해 염전된 고환을 복구하지 않고 그대로 두거나 오히려 적출하는 경 우 대측고환의 손상이 미미한 것으로 조사되었다.
염전을 복구했을 때의 고환 조직 내 MDA level이 염전을 Table 2. The levels of superoxide dismutase (SOD) in the ipsilat-
eral and contralateral testis
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Group 1 370.6±90.3 382.4±57.1
Group 2 347.2±47.8 368.6±87.2
Group 3 278.9±57.6* 298.4±50.7*
Group 4A 326.8±79.2 340.7±47.7†
Group 4B 341.5±63.5† 365.1±89.6†
Group 4C 355.4±85.2† 383.5±97.4†
Group 5 343.6±95.6 349.3±88.3
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*: p＜0.05 compared with group 2, †: p＜0.05 compared with group 3
그대로 방치한 경우나 염전된 고환을 제거한 경우보다 훨 씬 상승한 점과 SOD level이 감소한 점으로 보아 허혈-재관 류 손상이 고환 손상의 주요 기전임을 알 수 있었다. 또한 환측고환 뿐 아니라 혈중 MDA level의 상승 및 대측 고환의 MDA level의 상승은 환측고환의 허혈-재관류에 의해 생성 된 반응기 산소 등 독성 물질들이 전신혈류 내로 방출되어 대측고환으로 파급되어 손상을 유발하는 것으로 추측된다.
고환을 염전시키고 복구하지 않은 경우 손상 받은 일측 고환에서 밝혀지지 않은 독성 물질 등이 혈류 내로 방출되 는 것이 차단되어 대측고환에 영향이 없었을 것으로 생각 한다. 이에 반해 1시간 동안 염전시킨 후 염전된 고환을 복 구하는 경우 손상 받은 환측고환으로부터 반응기 산소 등 독성 물질들이 혈류 내로 방출되어 대측고환의 지질 과산 화 손상을 초래한 것으로 생각하며 반응성 산소에 대한 생 체 방어 기전으로 SOD가 많이 소모되었음을 의미한다.
Kehinde 등22은 24명의 고환염전 환자를 대상으로 시간별 로 혈청 MDA level을 측정한 결과를 발표하였는데 대상 환 자들은 염전교정 및 양측 고환고정술을 시행 받았으며 0분 (수술시행 전), 술 후 10분, 30분, 24시간, 3개월, 6개월 후의 혈청 MDA level은 각각 3.3, 3.69, 3.69, 2.9, 2.65, 2.39 nmol/ml로 측정되었다고 보고하였다. 이들은 고환염전 복 구 후 10-30분에 허혈-재관류 손상이 유발되며 따라서 고환 염전 수술 시 이러한 손상을 예방할 수 있는 항산화 약물의 투여가 고환 손상을 감소시킬 수 있다고 주장하였다. 본 연 구에서도 혈중 MDA level이 상승한 점이 확인이 되었으며 허혈-재관류 손상이 고환염전 복구 시 고환 손상의 주요 기 전임을 확인할 수 있었다.
본 연구에서 고환염전 복구 후 대측고환 손상 여부를 확 인하기 위해 고환을 염전시킨 시간은 1시간이었으며 염전 복구 2시간 후 실험 동물을 희생시켜 MDA 및 SOD를 측정 하였고 병리학적 소견을 관찰하였다. Akgur 등15은 6시간 이하의 고환염전에서 염전 복구 후 재관류 손상이 일어나 며 1시간 또는 2시간 염전 시에는 재관류가 일어날 수 있지 만 4시간 이상의 고환염전 시에는 염전을 교정하여도 혈액 의 재관류가 일어나지 않는다고 하였다. 본 연구에서도 고 환염전 1시간 경과 후 환측고환의 색이 어두운 보라색을 띠었으며 염전 복구 2시간 후에는 환측고환의 색이 다시 분홍색 색조로 다시 변하는 것으로 보아 혈액이 재관류되 었음을 확인할 수 있었다. 고환염전 복구 후 대측고환의 손 상 여부를 파악하기 위해 실험동물을 희생시킬 때까지의 시간 (재관류 시간)은 연구 방법에 따라 30분23,24부터 14일 25까지 다양하게 보고되고 있다. 세포고사 (apoptosis)나 조 직학적 변화는 고환염전 복구 4시간,12 24시간,26 48시간,13 14일25 경과 후 관찰되었다고 보고되었으며 지질 과산화 손
상의 관찰은 저자에 따라 30분,24 1시간,13 2시간15 등 다양한 보고가 있다. 본 연구에서는 고환염전 복구 후 비교적 급성 기에 발생하는 지질 과산화 손상을 파악하기 위해 재관류 2시간 경과 후 MDA 및 SOD를 측정하였으며 급성기의 대 측고환의 생화학적 손상을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 병리학적으로 대측고환에 특이 소견이 관찰되지 않은 것은 재관류 시간이 2시간으로 짧아 아직 생화학적 손상이 조직 학적인 변화를 일으키지는 않았기 때문으로 생각한다.
대측고환뿐 아니라 전신혈류를 타고 독성 물질들이 다른 장기에도 파급되지만 본 연구에서 볼 수 있듯이 신장에서 는 MDA level이 상승되지 않는 것으로 미루어 각 장기의 감수성 차이가 존재할 것으로 추측되며 고환의 경우 이 독 성 물질에 대해 다른 장기에 비해 피해를 많이 입는 것으로 생각한다.
본 연구만으로는 어떠한 물질들이 대측고환에 영향을 주 는지에 대하여서는 알 수가 없었다. Reactive oxygen species (ROS) 등이 관련될 수 있을 것으로 추정되며 추후 허혈에 빠졌던 환측고환으로부터 전신 혈류 내로 방출되어 대측고 환의 손상을 유발하는 물질에 대한 연구가 좀 더 필요할 것으로 생각한다.
Allopurinol은 purine substrate와 유사한 구조를 가지고 있 으며 allopurinol과 그 대사 산물인 oxypurinol은 직접적으로 xanthine oxidase를 억제하는 것으로 알려져 있다.14 Klein 등14 은 쥐에서 allopurinol을 경구 투여 (2-50mg/kgx2 doses)한 결 과, 간과 장에서 xanthine oxidase 활성도가 용량의존적으로 억제되었다고 하였다. Akgur 등15은 염전된 고환을 복구하 기 전에 allopurinol을 투여할 경우 동측 고환 손상에 방어효 과가 있다고 보고하였고 Abasiyanik 등27도 6시간 고환염전 과 6시간 염전 교정 모델에서 allopurinol이 동측 고환의 생 화학적 손상을 예방하는 효과가 있다고 보고하였다. 그러 나 allopurinol의 대측고환의 손상에 대한 보고는 없었다.
본 연구에서 allopurinol을 염전 복구 전에 투여한 결과 고 환 및 혈청에서의 MDA가 용량의존적으로 감소하였으며 SOD 역시 용량의존적으로 증가하는 결과를 보였다. Allop- urinol이 동측 고환뿐 아니라 대측고환에서도 허혈 재관류 에 의해 생성된 oxygen free radical에 의한 지질 과산화 손상 을 억제할 수 있음이 증명되었으며 향후 이러한 고환 손상 을 최소화하기 위하여 치료적 측면에서 염전 복구 전에 allopurinol을 투여하는 것이 새로운 치료전략으로 대두될 수 있을 것으로 생각한다. 특히 임상적으로 염전 시간이 짧 아 고환의 생존 가능성이 높은 경우 고환 고정술이 예정된 환자에서 염전 복구로 인해 생길 수 있는 손상을 예방하기 위해 allopurinol의 수술 전 투여가 고려될 수 있을 것으로 생각한다.
본 연구에서는 고환염전 교정 후 2시간 재관류가 조직학 적 손상을 유발하지는 않았기 때문에 allopurinol의 조직학 적 손상 예방 효과에 대해서는 밝혀내지 못하였다. Abasi- yanik 등27에 의하면 allopurinol이 염전 복구 후 동측고환의 생화학적 손상을 예방하는 효과가 있으나 조직학적 손상 예방효과는 적다고 주장하며 melatonin의 투여가 생화학적 손상은 물론 조직학적 손상에 대한 예방효과도 있어 all- opurinol보다 우수하다고 주장하였는데, 이들의 연구는 6시 간의 고환염전과 6시간의 염전 교정 모델을 사용하여 동측 고환에서 실험을 진행하였기 때문에 허혈 시간이 다소 길 다는 문제점이 있고, 또한 동측고환에서는 재관류 손상 뿐 만 아니라 직접적인 허혈 손상이 존재하기 때문에 동측고 환의 결과를 가지고 대측고환의 결과를 그대로 예측하기에 는 무리가 있다. 향후 허혈 재관류 후 4시간 이상에서 all- opurinol의 대측고환에 대한 조직학적 손상 예방 효과에 대 해 추가 연구가 필요할 것으로 생각한다.
결 론
일측 고환염전 복구 후 대측고환에 발생한 손상은 허혈- 재관류에 의한 독성 물질의 혈류를 통한 전파가 원인이며 이러한 대측고환의 지질 과산화 손상은 allopurinol 전처치 로 효과적으로 예방할 수 있었다.
기존에 알려진 바와 같이 염전이 발생하는 경우 외과적 으로 염전을 복구하는 것이 당연시 여겨지고 있으나 염전 된 고환을 복구하는 경우 대측고환에 발생할 수 있는 지질 과산화로 인한 손상을 고려하여 염전된 고환의 허혈 정도 를 평가한 후 수술적 처치를 가하는 것이 필요할 것으로 생각하며 염전된 고환을 복구 시 대측고환의 손상을 최소 화하기 위하여 치료적 측면에서 allopurinol을 투여하는 것 이 새로운 치료전략으로 대두될 수 있을 것으로 생각한다.
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