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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 48(7); 2005 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2005;48(7): 841-847.
Aging Effect on the Morphology of the Otoconia Using Scanning Electron Microscopy.
Yoon Seok Jang, Chan Ho Hwang, Ji Young Shin, Woo Yong Bae, Myung Koo Kang, Lee Suk Kim
Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, Dong-A University, Busan, Korea. innerear@hanmail.net
주사전자현미경을 이용한 노화에 의한 이석의 형태 변화 분석
장윤석 · 황찬호 · 신지영 · 배우용 · 강명구 · 김리석
동아대학교 의과대학 이비인후과학교실
주제어: 주사전자현미경이석노화.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Displaced otoconia in the semicircular canal from senile otoconial degeneration have been believed as a major cause of benign paroxysmal positional vertigo (BPPV). The otoconia are mainly composed of calcium carbonate, and thus they are susceptible to chemical deformation during the usual process of scanning electron microscopy (SEM). The aims of this study were to present an optimal protocol of otoconial preparation for SEM and to investigate the change of otoconial morphology due to aging.
SUBJECTS AND METHOD:
The macula in mice were dissected free from the temporal bone and were divided into three groups using different fixatives and buffers: 2.5% glutaraldehyde in phosphate buffer, 2.5% glutaraldehyde in cacodylate buffer and 70% acetone. The duration of storage in buffer differed for each group, and SEM was used to examine the morphology. After the optimal processing protocol was made, we analysed the difference in the otoconial morphology in younger and older rats.
RESULTS:
The otoconia with shorter storage duration in phosphate buffer had more clear surface, while longer exposures resulted in coarse surface and fused otoconia. The otoconia stored in cacodylate buffer had smooth surface and showed grossly normal morphology regardless of exposure time. The otoconia fixed in acetone had irregular surface and was easily displaced. In older rats, the bodies of many otoconia were pitted, fissured, penetrated and eventually broken into several fragments. The size variation of utricular otoconia was greater in older rats. The giant otoconia were discovered frequently on the outer margin of utricular macula in older rats. The weakened or linked filaments that were cut in the older group were frequently observed.
CONCLUSION:
The appropriate processing for SEM is needed to observe the intact otoconial morphology. Older rats showed more degeneration of otoconia and linked filaments. This study for morphologic changes of senile otoconia is expected to be helpful in understanding the etiology of BPPV and aging effect.
Keywords: Scanning electron microscopyOtoconiaAging

교신저자:황찬호, 602-715 부산광역시 서구 동대신동 3가 1번지  동아대학교 의과대학 이비인후과학교실
              전화:(051) 240-5428 · 전송:(051) 253-0712 · E-mail:innerear@hanmail.net

서     론


  
양성 돌발성 체위변환성 어지러움(benign paroxysmal positional vertigo, BPPV)은 임상에서 가장 흔히 볼 수 있는 어지러움증의 하나로 일반적으로 나이에 비례하여 발생빈도가 증가하는 것으로 알려져 있다.1) BPPV의 발생기전으로 크게 3가지 이석설이 제기되어왔는데, 첫째 정상적인 모양의 이석이 외상이나 이석 연결 섬유의 약화에 의해 떨어져 나온 뒤, 반고리관으로 이동함으로써 BPPV가 발생할 수 있다는 학설이다. 둘째 이석이 퇴화하거나 탈 무기화되어 이석막으로부터 조각 형태로 떨어져 나온 다음, 반고리관으로 이동하는 경우 BPPV가 발생할 수 있다는 것이고, 셋째 반고리관 내에서 고밀도 침착물(high density deposit)이 자체 형성되거나 이석으로부터 나온 조각이 반고리관 내에서 융합되고 다시 석회화되어 BPPV가 발생할 수 있다는 설이다.2) 고령에서 생기는 BPPV는 대부분 이석기관의 퇴행성 변화에 의해 발생하는 것으로 추정된다.
   이석기관은 난형낭과 구형낭으로 이루어져 있으며, 그 내부에는 각각 평형반이 존재하여 우리 몸에서 선형가속도와 중력의 변화를 감 지한다. 이석은 평형반의 유모세포와 지지세포의 상방에 형성되는 젤라틴층 위쪽에 넓게 분포되어 있고, 연결 섬유로 느슨하게 결합된 구조로 이루어져 있다. 이석 형태 연구에서 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)이 흔히 사용되지만, 이석의 주성분은 탄산칼슘(CaCO3)으로, 세포 조직을 관찰하기 위해 통상적으로 행해지는 조직 표본 처리를 하는 경우 화학적 변성이 자주 초래되어 SEM을 이용한 이석의 형태 분석에 많은 어려움이 뒤따른다. 본 연구는 생쥐와 흰쥐에서 SEM을 이용한 정상적인 이석 형태 관찰을 위한 최적의 이석 표본 프로토콜을 제시하고, 이를 바탕으로 노화에 따른 이석 형태 변화를 관찰하고자 하였다.

대상 및 방법

실험 1:적절한 이석 표본 프로토콜 확립
   SEM을 이용한 이석의 형태 분석 시 가장 적절한 표본을 만들기 위하여 생후 5
~20주령의 생쥐(BALB/c) 100마리를 대상으로, 아래와 같이 3개의 군으로 나누어 실험하였다.
   제 1 군(n=40):CO2마취 후 몸무게를 측정하고 단두를 시행한 다음, 양측 측두골을 채취하고 즉시 2.5% glutaraldehyde/0.1 M sodium phosphate(pH 7.4)에 고정하였다. 측두골에서 골성 미로만 채취한 다음, 국소 관류를 시행하였고, 4℃에서 3시간 동안 고정한 후, 난형낭반과 구형낭반을 채취하였다. 그리고 평형반을 0시간, 8시간, 16시간, 32시간 동안 phosphate 완충액에 각각 다르게 보관하여, 보관 시간에 따른 군을 만들었다.
   제 2 군(n=40):고정액으로 2.5% glutaraldehyde/0.1 M sodium cacodylate(pH 7.4)를, 보관액으로 0.1 M sodium cacodylate 완충액(pH 7.4)을 사용하였고, 그 외 실험 방법은 제 1 군과 동일하였다.
   제 3 군(n=20):대조군으로 고정과 보관을 위해 70% 아세톤만을 사용하였으며, 그 외 실험 방법은 제 1 군과 동일하였다.
   각 실험군에서 나온 시료를 70% 아세톤에 탈수시킨 다음, 2시간 동안의 임계점 건조(critical point dry) 과정과 백금 코팅 후 주사전자현미경(JSM-6700F, JEOL®, Japan)으로 관찰하였다.

실험 2:연령에 따른 이석 형태변화
  
실험동물은 생후 6개월령(n=5)과 23개월령(n=5)의 수컷 흰쥐(F344계)로, 몸무게는 두 군 모두 350
~400 g이었으며 한국노화조직은행(http://home.pusan.ac.kr/~hychung/agingtissuebank)에서 공급 받았다. 흰쥐의 성적 성숙은 대략 생후 4주 내에 이루어지며, 평균 수명은 2.5~3.5년 정도이므로, 생후 6개월령을 젊은 군(younger group), 생후 23개월령을 늙은 군(older group)으로 분류하였다.
   실험 1에서 전체 이석막을 관찰하기 위해서는 제 1 군 실험방법(phosphate 완충액에 16시간 보관)이, 각각의 이석표면과 연결 섬유 모양을 관찰하기 위해서는 제 2 군 실험방법이 가장 적합한 것으로 나와서 이를 동일하게 실험 2에 적용하였다. 각 연령의 이석막을 SEM으로 관찰하여 크기, 모양, 국소 위치에 따른 이석의 분포를 비교하였고, 각각의 이석과 연결 섬유의 크기, 모양을 관찰하였으며 Energy Dispersive Spectroscopy(EDS, JSM-6700F, JEOL®, Japan)를 사용하여 이석의 표면 성분을 비교하였다. 이석막의 표면적과 각각의 이석 크기는 이미지 분석 프로그램(LSM 510, Carl Jeiss, Germany)을 이용하였고, 이석 크기는 SEM 관찰시 양 끝이 완전히 보이는 이석에서 가장 긴 축의 가로, 세로 길이를 측정하였다.

결     과

실험 1:적절한 이석 표본 프로토콜 확립
  
제 1 군:고정과 보관을 위해 0.1 M sodium phosphate 완충액(pH 7.4)을 사용한 군은 phosphate 완충액에 보관 시간이 짧을수록 이석의 표면과 연결 섬유는 선명하게 관찰되었으며(Fig. 1A), 보관 시간이 길수록 이석 표면에 침전물로 인한 artifact가 더 많이 발생하였고, 연결 섬유는 침전물로 인해 주변 구조물과 구별이 잘 되지 않았다(Fig. 1B and C). 그러나 phosphate 완충액에 보관 시간이 길수록 표본 제작 중에 일어나는 이석 갯수의 손실이 적어 전체 이석막의 모양 관찰 시 용이하였다(Fig. 1D, Table 1).
   제 2 군:Cacodylate 완충액을 사용한 경우 완충액에 노출 시간과 상관없이 이석 표면과 연결 섬유가 뚜렷하게 관찰되었으나(Fig. 1E), 전체 이석막 관찰 시 이석 갯수의 소실 정도가 제 1 군보다 심하였다(Fig. 1F, Table 1).
   제 3 군:고정과 보관을 위해 70% 아세톤만 사용한 경우 이석 표면이 거칠게 관찰되었고, 연결 섬유는 거의 관찰되지 않았으며(Fig. 1G), 전체 이석막 관찰시 이석 갯수의 소실 정도가 가장 심하였다(Fig. 1H, Table 1).

실험 2:연령에 따른 이석 형태변화
  
젊은 군과 늙은 군에서 이석막의 전체 면적은 큰 차이가 없었으며, 전체 모양에서도 차이가 없어 보였다(Fig. 2).
   두 군 모두 구형낭반에서는 전반적으로 이석이 고르게 분포되어 있었으며 중심부와 주변부에서 이석 크기의 차이가 심하지 않았다. 젊은 군에서 구형낭반 이석의 길이와 너비는 각각 7.02±0.87 μm, 3.22±0.49 μm였고, 늙은 군에서는 각각 9.42±1.95 μm, 4.57±0.78 μm였다. 젊은 군의 난형낭반에서는 주변부가 중심부보다 이석층이 더 융기되어 있었으며, 그 경계 부위에 이석층이 함몰된 부위가 관찰되었다. 또한 난형난반 주변부와 중심부의 이석 크기의 차이가 심하여 최고 5.5배까지 길이 차이가 관찰되었다. 젊은 군에서 난형낭반 주변부에 위치한 이석의 길이와 너비는 각각 23.50±2.63 μm, 11.71±2.09 μm였고, 중심부에서는 각각 8.87±2.27 μm, 5.10±0.70 μm였다. 반면 늙은 군의 난형낭반은 젊은 군과 비교해 볼 때 전체적인 이석 분포 형태는 비슷하였으나, 이석 크기 변화가 심하였다. 늙은 군에서 난형낭반 주변부에 위치한 이석의 길이와 너비는 각각 33.97±5.64 μm, 20.66±3.03 μm였고, 중심부에서는 각각 8.86±2.08 μm, 4.94±0.75 μm였다. 특징적으로 주변부에 거대 이석이 다수 관찰되었다(Figs. 2 and 3D).
   젊은 군에서 채취한 이석의 몸통은 대부분 세밀한 톱니바퀴 모양의 표면(finely serrated surface)을 가졌고, 말단 면(terminal facets)은 매끈하였으며, 말단 면 사이의 경계선은 날카로웠다(Fig. 3A). 그러나 노화된 흰쥐에서 구형낭반 전 부위와 난형낭반의 중심부에 위치한 이석 중 많은 수에서 몸통 표면에 움푹 들어간 자국(pitting)이나 균열이 관찰되었고, 몇몇의 이석에는 표면 뿐 만 아니라 내부까지 파괴되었으며, 더 심한 경우에는 조각 형태로 부서지는 것이 관찰되었다(Figs. 3B, C and 4). 하지만 이석 말단 면 사이의 경계선과 이석 말단 면은 손상이 거의 없었다. 젊은 군에서도 표면의 변화를 보이는 이석이 관찰되었지만, 그 수는 늙은 군에 비해 현저히 적었다.
   늙은 군에서 난형낭의 주변부에 위치한 이석의 크기는 매우 증가하여, 길이가 42 μm에 달하는 거대 이석을 형성하고 있었고, 형태는 비대칭형의 원통 모양의 몸통과 다양한 면적을 가진 말단 면을 보여 일반적인 이석의 형태와는 다른 모습을 보이고 있었다. 거대 이석의 경우 이석 몸통 표면에 움푹 들어간 자국이나 균열이 거의 관찰되지는 않았다(Fig. 2).
   EDS를 사용한 성분분석 상 노화에 의하여 이석 자체의 성분 변화는 관찰되지 않았다(Fig. 4D). 늙은 군에서 연결 섬유의 약화나 절단이 다수 관찰되었고, 이석의 탈 무기화와 연결 섬유의 절단에 의하여 이석 조각이 발생하는 것을 관찰하였다(Fig. 5).

고     찰

적절한 이석 표본 프로토콜 확립
  
이석기관의 평형반은 이석막과 감각세포층으로 구성되어 있으며, 이석막은 이석층, 아교층, subcupular meshwork로 구성되어 있다. 이석층은 이석들이 연결 섬유에 의하여 느슨하게 결합되어 쌓여 있는데, 사람에서는 난형낭반인 경우 striola 부위 중심부가 함몰되어 있고, 구형낭반은 중심에 눈이 쌓인 것 같이 융기되어 있다.3) 포유류에서 이석의 크기는 0.1
~30 μm로 다양하며, 이석의 분포는 뚜렷한 특징을 가지는데, 작은 이석의 경우 striola 부위, 주변부, 감각세포면과 떨어진 부위에 위치한다고 알려져 있다. 대부분의 이석은 양측에 3개의 말단 면과 둥근 몸통을 가진 형태를 나타내고 있으나 2개의 말단 면과 둥근 몸통을 가진 이석, 여러 개의 말단 면을 가진 이석, 아령형의 이석, 십자가형의 이석 등이 관찰되기도 한다.4)
   이석의 구성은 주로 glycosylated protein으로 이루어진 중심부(organic core)와 calcite형태로 된 탄산칼슘이다.2) 이런 독특한 특징을 가지고 있는 이석의 형태 연구를 위해 SEM을 자주 사용하지만, calcite 성분으로 된 이석의 특징으로 인하여 보통의 세포 조직 표본을 만드는 통상적인 방법으로는 이석의 형태 변화 등의 문제를 야기시킨다.5) SEM을 이용하여 이석의 형태에 대한 많은 연구가 있었지만 artifact로 인하여 실험 결과를 정확히 해석하지 못하거나 잘못된 결론을 내리기도 하였다. 본 연구는 SEM을 이용하여 흰쥐에서 노화에 따른 이석의 형태 변화를 관찰하고자 하였는데, 전제로 되어야 할 것이 적절한 이석 표본 프로토콜이므로 실험 방법에 대하여 우선 확립 하고자하였다.
   Phosphate 완충액은 SEM을 위한 조직 표본 제작 시 흔히 사용되지만, 이석 표본 제작 시 이석표면의 탄산칼슘염 성분과 반응하여 인위적인 변성(artifactual deformation)을 만들 수 있다. phosphate 완충액은 칼슘과 같은 다원자가 양이온 존재시 침전물을 만든다.6)7) 고정하는 과정 동안 이석으로부터 소량의 칼슘이 걸러진 후, phosphate 완충액과 반응하여 이석 표면에 calcium phosphate로서 침전하여 SEM상에서 이석 표면에 구형과 선형의 물질이 관찰된다.5) 이 침전물을 EDS 성분 분석을 시행해 보았는데 다른 매끈한 이석 표면에서 성분 분석한 경우보다 phosphate의 질량 퍼센트가 증가하는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 탈 석회화 발생기전에 대하여 밝혀지지 않았지만, 국소적으로 생기는 강산성 환경(highly acidic microenvironment)에 의하여 일어난다고 추측된다.5) Phosphate 완충액에 반응시간이 짧으면 이석의 표면에 변형이 일어나지 않았지만, 반응시간이 길어질수록 이석 표면의 artifact가 더욱 심해지는 것을 관찰할 수 있었으며, 이석막은 하나의 판형을 형성하면서 융합된 이석층을 보여주었다. Phosphate 완충액을 고정 시에만 이용하였을 때 이석 표면 관찰이 가장 용이하였으며, 이석막 전체를 관찰해야 될 경우에는 노출시간을 길게 하여 이석의 소실을 최소화 할 수 있었다.
   Sodium cacodylate 완충액은 전자현미경 관찰시 흔히 사용되는 완충액으로, 이석 형태에 영향을 주지는 않았지만 이석층 전체 모양 관찰시 부분적 이석 소실이 관찰되었다. 아세톤으로 처리한 군보다는 이석 연결 섬유를 안정화 시켰지만 phosphate 군보다는 이석 소실이 많았다.
   대조군으로 사용한 아세톤은 SEM 표본에서 aldehyde의 좋지 않은 요소를 피하고자 이전에 고정액, 보관액으로 사용한 시약으로 이석에 영향을 주지는 않는 것으로 알려져 있다.5) 아세톤은 고정 단계를 거친 이석을 보관할 때에는 좋은 매개체이지만, 이석 연결 섬유를 충분히 안정화시키지 못하여 각각의 이석이 전체적으로 결합되지 않으므로 고정액으로 사용하기에는 적합하지 않다.5) 실험방법 제 3 군의 이석층 관찰시 구역별 이석의 수와 연결 섬유 수는 다른 군보다 훨씬 적게 관찰되었는데, 미세해부와 조직 표본 처리 과정 동안 각각의 이석이 쉽게 떨어져 나가서 생긴 결과라고 생각된다. SEM을 위한 생물 시편 제작시 osmium tetroxide(OsO4)는 주로 지방성분과 반응하여 조직 구조를 이차 고정시키므로써, SEM 조직표본 관찰시 후고정용(postfixation)으로 많이 쓰인다. 예비 실험 과정에서 OsO4를 이석 표본 제작 시 적용하였는데, 막성 미로를 검게 염색시키기 때문에 미세해부시 백색의 이석층과 구별이 용이하여 도움이 되었지만, SEM으로 이석층 관찰 시에는 일차 고정만 시행한 군과 비교하여 차이는 생기지 않았다.
   예비 실험 과정에서 측두골 채취시 심장 관류 방법과 단두 방법을 서로 비교해 보았는데 결과에 특별한 차이가 없어 단두를 본 실험에 적용하였다. 빠른 시간 내에 난원창과 정원창을 넓게 열고, 반고리관을 제거한 후 미세유리피펫을 이용하여 고정액을 난형낭과 구형낭 내부로 여러 번 주입하는 국소 관류의 과정이 심장 관류 방법보다 더 의미가 있었다. 조직 표본 제작 시 고정 후 세척 과정을 여러 번 반복 시행해야 하며, 세척이 충분치 않은 경우 이석 형태 관찰시 artifact가 더 많이 관찰되었다. 그러나 반복되는 세척 과정에서 이석의 일부가 소실되지 않도록 세심한 주의가 필요하였다. SEM 생물 시편 처리에 있어 탈수 과정은 상당히 중요한데, 임계점 건조, freeze-drying, air-drying 방법 등이 있다. 이 연구에 앞선 예비조사에서 임계점 건조와 hexamethyldisilazane에 의한 air-drying을 사용하여 이석 표면 보존 정도를 관찰하였는데, 임계점 건조를 이용한 경우 이석 표면 보존 정도가 더 우수하여, 본 실험에서는 이 방법을 적용하였다. 임계점 건조 시간도 이석 표본 관찰 시 상당한 영향을 미쳤는데, 2시간 이상 탈수 과정을 거쳐야 SEM 관찰시 artifact를 최소화할 수 있었다.

 

연령에 따른 이석 형태변화
   1971년 Johnsson 등8) 은 60세 이상의 시신(cadaver)에서 얻은 24개의 측두골을 대상으로 수술 현미경 시야 하에 평형반에 있는 이석을 관찰한 결과 구형낭반에서 일관되게 이석 수의 심한 소실이 있었으나 구형낭에 존재하는 신경조직의 퇴화 정도와 무관하였고, 난형낭반에서는 이석 수의 소실은 적게 일어났다고 보고 하였다. 포유류에서 SEM을 이용하여 이석의 형태를 관찰한 연구는 다수이나, 노화에 따른 이석 형태 변화에 관한 연구는 부족한 실정이다. Ross 등9) 은 사후 인간 이석 시료를 이용하여 노화에 의한 이석의 퇴행성 변화에 대하여 보고하였다. 50세 이상에서 구형낭반에 이석의 파괴가 일어나고, 연령이 증가함에 따라 그 변성 정도는 더 심해지나, 난형낭반에서는 이석 갯수의 감소가 있었으나 남아있는 이석은 변성이 없었다고 하였다. 구형낭반에서 이석의 퇴화의 시작은 몸통 표면과 말단 면 사이 경계선의 pitting이었고, 더 진행되면 이석의 몸통 표면은 더 거칠어지고 말단 면은 불규칙적인 형태를 가진다고 하였다. 그리고 노화가 더 진행될수록 이석 중심부가 파괴되어 속이 텅 빈 형태로 변화하고, 이석 파괴는 더 진행되어 2개의 조각으로 깨지게 된다고 하였다.
   Ross 등의 연구와 비교해 볼 때 본 연구에서도 구형낭반이 난형낭반 보다 노화에 따른 이석 변성 정도는 더 심하였으나, 난형낭반에서 노화에 따른 이석 크기 변화는 더 심하였으며 거대 이석이 특징적으로 발견되었다. 또한 난형낭반에서의 이석 수는 감소되어 있었으나 거대 이석을 제외한 많은 이석에서 변성이 관찰되었다. Ross 등이 관찰한 것과 달리 이석의 퇴화는 몸통에서만 관찰되었고, 말단 면이나 그 사이 경계선은 변화 소견이 없었으나, 이석 내부까지 파괴되고 더 진행된 경우 조각 형태로 부서지는 현상은 동일하였다. 이러한 차이가 생기는 이유는 첫째 종간의 특이성에 의한 차이이거나, 둘째 Ross 등의 연구 결과가 이석 표본 채취 과정에서 생긴 artifact로 인한 잘못된 결과 해석에 의한 것일 수도 있다. 왜냐하면 강산 등을 이용하여 이석의 화학적 변성을 일으키면 제일 먼저 파괴되는 부위는 이석의 말단 면으로,9) 이석 퇴화의 시작부위가 그 경계선이라면 artifact일 가능성이 있고, Ross 등의 연구에서도 이석 형태 관찰에서 많은 artifact 발생 가능성에 관해 언급하고 있다. 본 연구에서도 적절한 이석 표본 채취를 위하여 많은 실험방법 등을 시도하였는데 artifact가 생긴 경우는 이석의 몸통, 말단 면, 말단 면의 경계선에 대한 구별 없이 전 부위에 발생하였다.
   본 연구에서 늙은 군의 난형낭반에서 특징적으로 거대 이석이 관찰되었는데, 거대 이석은 tilted-head mice, streptomycin으로 처리된 흰쥐 등의 평형반에서 흔히 관찰된다.10)11) 전형적인 이석의 모양은 제한된 크기와 일관되게 명확한 형태임을 미루어 볼 때, 무기화에 대한 조절성 억제에 의한 제한된 성장의 결과로 생각되며, 이 조절에 기질, 특히 glycosaminoglycans와 proteoglycans 성분이 중요한 역할을 할 것이라고 알려져 왔다.12) 노화에 의하여 이런 조절 시스템에 변화가 생기는 것으로 생각되며, 전형적인 예로 거대 이석의 출현을 생각해 볼 수 있으며, 다른 이석에서는 모양 변화는 발생하지 않았지만, 내부적으로 이런 조절 시스템의 문제가 이석의 유리 및 붕괴에 중요한 작용을 할 것으로 생각된다.
  
젊은 군에서도 늙은 군에서 관찰되는 퇴화된 이석들이 드물게 발견되는데, 이는 이석의 재생과 수선 과정이 왕성하게 일어남으로써 이석의 소멸 속도가 느려져서 생긴 현상이라고 추측할 수 있다. 이석의 재생과 수선 과정은 평생 일어난다고 밝혀졌는데, Takumida 등은 streptomycin 투여 후 이석의 퇴화, 거대 이석의 출현을 관찰한 이 후 streptomycin을 중단하였고 8~10주 후 정상 이석으로 회복되었다고 보고하였다.13)14) 이와 같은 재생과 수리 과정은 연령에 관계없이 지속된다고 추정되지만, 연령이 증가함에 따라 퇴행성 변화가 우세하여 이석의 소멸속도가 빨라지는 것으로 생각된다.
   노화에 의한 이석의 퇴행성 변화에 대한 발생기전은 아직 밝혀지지 않았다. 구형낭반의 이석이 퇴행성 변화에 더 민감한 이유는 연령이 증가함에 따라 내림프액의 칼슘 공급(endolymphatic calcium supply)의 충분치 못하여 발생할 수 있는데 이것은 구형낭반에 암세포가 없으므로 칼슘 공급에 제한을 받아서 생기는 문제 일 수 있다.2)
   또 다른 발생기전으로 골다공증이나 다른 골격계 질환 같은 전신성 질환과 관련된 칼슘 항상성에 혼돈을 생각해 볼 수 있다.2)15) 이러한 문제는 폐경기와 관련된 호르몬 부족으로 인해 흔히 발생하기 때문에 이석의 노화에 의한 퇴화는 주로 여성에서 우세할 것으로 예상된다. 그러나 Johnsson 등16)이 150명의 측두골(태아-97세)을 대상으로 연구하였으나 이러한 성적 우세는 관찰되지 않았다. 이석의 기질 문제가 이러한 변화에 관계하는지 또는 내림프의 혼란된 무기물과 pH 항상성 때문인지 확실하지 않다.
   이석 연결 섬유에 대한 연구는 많지 않은 실정이다. Lins 등12)은 quick-freezing, deep etching을 사용한 이석 구조에 대한 연구를 통해서, 이석 표면의 외측에 존재하는 24 nm의 섬유 모양 구조물이 이석사이를 연결시켜주고, 또한 이석 표면에 존재하는 구불구불한 염주 형태의 섬유사(meandering beaded filaments)가 있어 이석의 통합에 중요한 역할을 한다고 주장하였다. 현재까지도 이석 연결 섬유의 구성 성분이나 생성 장소, 퇴행성 변화 등에 대해서 밝혀져 있지 않지만, BPPV의 발생기전 상 연결 섬유의 역할이 중요할 것으로 추측된다. 본 연구에서는 노화에 따라 이석 연결 섬유의 약화나 끊어짐이 관찰되었고, 이석의 탈 무기화와 연결 섬유의 절단에 의하여 이석 조각이 발생하는 것이 관찰되어, 이석 연결 섬유는 BPPV 발생에 중요한 역할을 할 것으로 생각된다.

결     론

   SEM을 이용한 이석 관찰 시 artifact로 인한 부정확한 결과 해석을 방지하기 위해 적절한 표본 채취 프로토콜의 확립이 전제가 되어야 하며, cacodylate 완충액을 사용하거나 또는 phosphate 완충액에 노출된 시간이 적을수록 좋은 이석 표본을 얻을 수 있다. 노화된 흰쥐의 이석에서 이석 크기의 변화, 거대이석의 출현, 이석의 붕괴 및 유리가 증가하였고, 빈번한 이석 연결 섬유의 약화 및 절단을 보였다. 고령에서 BPPV 발생빈도의 증가는 노화에 의한 이석 자체 또는 연결 구조의 퇴화가 중요한 역할을 할 것으로 추정된다. 향후 노화에 의한 이석내부구조의 변화, 내림프액의 조성 변화와 이에 따른 이석의 변화, 이석 연결 섬유의 성분 및 노화에 의한 변화 등 더 다각적인 연구가 기대되며, 이 연구 결과는 BPPV의 연구와 치료에 중요한 기초 자료로서 활용 될 수 있을 것으로 생각된다.


REFERENCES

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