Effect of the autonomic drugs on the maturation of fetal lung in rat

의학과/박사[한글] 조산아의 주요사인인 호흡부전 증후군(respiratory distress syndrome)은 폐의 미성숙으로 표면활성물질이 결핍되어 유발되는 것으로 알려져 있다. 최근 호흡부전증후군의 발생을 방지 또는 감소시키려는 노력의 결과 자율신경계 약물을 비롯한 각종 화학약물들이 Ⅱ형 세포상피세포 성숙을 촉진시켜서 표면활성물질의 합성과 분비를 촉진시킨다는 사실이 보고되고 있어 매우 주목을 끌고 있다. Bensch등 (1964)과 Goldenberg등 (1969)은 Ⅱ형 폐포세포에 의한 표면활성물질의 분비가 신경액성 기전에 지배된다고 주장함으로써 폐성숙과 자율신경계간에 모종의 관계가 있음을 처음으로 암시하였고 Thurlbeck와 Wang(1974)은 교감신경과 닮은 미세한 신경종말이 Ⅱ형 폐포세포에 근접해 있음을 관찰하여 신경종말 또는 부신수질에서 분비된 catecholamine에 의해 폐포의 receptor가 자극된다고 주장함으로써 자율신경계 약물에 대한 연구가 급진전하게 되었다. 이와 같이 Ⅱ형 폐포세포에서의 표면활성물질의 합성, 저장, 분비가 자율신경계와 밀접한 관계를 갖고 있는 것으로 추정되고 있으나 현시점에서는 교감신경계와 부교감신경계중 어느 쪽이 주로 작용을 하는지 밝혀져 있지 않고 대부분의 연구가 생화학적 또는 생리학 적 측면에 치중되어 있어서 자율신경계가 폐숙에 미치는 형태학적 변화 및 그 기전에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 이를 규명해 보고자 본 연구를 시도하였다. 실험동물로는 자성백서 75마리를 임신시켜 사용하였고 교감신경계 약물인 isoproterenol(40μg/day)과 그 길항제인 propranolol(10mg/day), 부교감신경계 약물인 physostigmine (0.6mg/day)과 그 길항제인 atropine sulfate(8mg/day)를 임신 15일부터 19일에 걸쳐 각각 2일간 투여하고 그 다음날 태자를 채취한 후 양수내 lecithin/sphingomyelin ratio와 폐조직의 광학현미경적 및 조직화학적 양상의 특징, 호흡관 상피세포의 미세구조상 분화정 도를 관측한 바, isoproterenol투여가 양수내 lecithin 배출량을 증가시키고, 광학현미경적으로 호흡관의 발달을 촉진시켰으며, 전자현미경적으로 폐포상피세포 특히 Ⅱ형 세포의 출현과 성숙을 촉진시켰다. 이런 현상들은 항 교감신경계 약물인 propranolol의 투여로서 억제되었으며 반면 부교감 신경계약물과 그 길항제는 폐 성숙과정에 별 영향을 미치지 않았다. 따라서 폐포상피세포 성숙은 교감신경계의 지배를 받는 것으로 사료되었다. [영문] It is well established that immaturity of the lung is the primary etiologic factor predisposing to the development of the respiratory distress syndrome of the newborn, the prime cause of death in premature infants (Gluck & Kulovich, 1973). The overall maturity of the fetal lung has been found to depend to a great extent on the maturity of the type Ⅱ epithelial cells of the alveolus. These cells are the known source of lung surfactant, which lines the alveolar surface. Previous studies have indicated that glucocorticoids and perhaps other pharmacologic agents, promote fetal lung maturation by accelerating the structural, functional and biochemical development of the alveolar type Ⅱ cells (Brown et al., 1978). Recently, evidence has been accumulated that the secretion of surface active material may be under control of the autonomic nervous system (Taeusch et al., 1974), but it is uncertain whether sympathetic or parasympathetic stimulation is chiefly responsible for secretion, or whether both may play a role(Corbet et at., 1977). The present study was undertaken to investigate the reactions of the developing fetal rat lung to maternally administered autonomic agents and their antagonists, using biochemical and morphologic methods. A total of 75 female pregnant rats were used and divided into 5 groups. The first group was normal control. The second group was administered isoproterenol, a adrenergic agent and the third group propranolol, an anti-adrenergic agent via intramuscular injection. The forth group was administered physostigmine, a cholinergic agent and the fifth group atropine sulfate, an anti-cholinergic agent via intramuscular injection. To determine the degree of lung maturation, a sensitive biochemical indicater of fetal lung maturity namely lecithin/sphingomyelin ratio in amniotic fluid was determined. For the evaluation of the morphological development, light microscopic and electron microscopic observations of fetal lung of rats, ranging from 17 days to 21 days of gestation, were performed. The result of this study indicated that maternal administration of isoproterenol resulted in biochemically increased release of lecithin in the amniotic fluid, light microscopically enhancement of the differentiation of the respiratory tubules and electron microscopically acceleration of the development and the maturation of the type Ⅱ pneumocyte. This finding was inhibited byadministration of propranolol, an anti-adrenergic agent, whereas the cholinergic agent and its antagonist had no significant effect in the maturation process of the fetal lung. Therefore it was thought that the maturation of the fetal lung may be under control of the sympathetic nervous system.restrictio