| Hyperproliferative Characteristics in Human Deep Meatal Epidermis. |
| Young Myoung Chun, Kee Hyun Park |
| Department of Otolaryngology, Ajou University School of Medicine, Suwon, Korea. |
| 심부 외이도상피의 과증식성향에 관한 연구 |
| 전영명 · 박기현 |
| 아주대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| ABSTRACT |
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In benign hyperproliferative epidermal diseases(eq. warts, psoriasis) and squamous carcinoma, some molecular markers of hyperproliferative keratinocyte such as cytokeratin 16 and PCNA were expressed predominantly. However, all healthy epidermis including the meatal epidermis are nonreactive to those molecular markers except some of thick skin. Recently, there are several reports which show unusal proliferative capacity around the annular region of the ear drum. Our study has concentrated on the characteristics of the differentiation in healthy deep meatal epidermis using immunohistochemistry with cytokeratins and PCNA. Our investigation has demonstrated that the deep meatal epidermis around the annular region in contrast to the other region of the meatus exhibited unusal proliferative capacity. This result suggests a pathology link such as invasion mechanism and hyperkeratinization between the cholesteatoma and deep meatal skin. |
| Keywords:
CytokeratinㆍDeep meatal skinㆍHyperproliferationㆍPCNA |
서론
외이도의 상피는 체부 피부상피의 연장이고, 외이도의 연골부피부상피는 다른 피부와 같이 분비선이나 모낭을 포함하고 있는데 반하여, 외이도 내측부의 골부와 고막의 피부상피는 여러가지 면에서 다른 피부상피와 다르다. 심부 외이도상피는 피부부속기가 없고, 고막은 매우 얇으며, 이를 통해 소리가 전달된다. 또한 피부 표면을 통해 각질세포가 이동하여 측방운동을 하는 특이한 성질을 갖고 있다.14)15)19) 즉 고막과 심부 외이도상피는 이동속성을 갖고 있는 유일한 장기구조로 이러한 측방이동의 장애가 결국 중이 진주종과 고막이나 외이도의 keratosis등을 유발할 수 있다.13)15)25)26)27)31) 그런데 이들 질환의 원인은 측방운동의 장애로 인한 케라틴의 축적외에도 보다 능동적인 기전으로 상피세포 증식도가 증가되어 유도될 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때 고막이나 외이도상피의 정상 상피분화도에 대한 연구는 큰 의의가 있을 것으로 생각된다.
본 연구는 이러한 심부 외이도상피의 특이한 성질을 알아보고자, 상피세포의 분화와 증식능의 지표로 이용되고 있는 사이토케라틴과 PCNA등을 이용한 면역조직화학적연구를 통하여 건강한 심부 외이도상피의 분화와 증식능력을 확인하고자 하였다.
재료 및 방법
1. 조직표본
실험에 사용한 조직은 총 8례로 이중 2례는 측두하와접근술시 정상중이를 가진 환자였고, 나머지 6례는 외상성 고막천공으로 고막성형술을 시행받은 환자이며, 이들 모두 진주종이 없으며, 천공 후 염증소견이 관찰되지 않은 환자였다. 조직은 고막에 인접한 심부 외이도상피로 주로 후상방의 조직을 취하였다. 또한 같은 환자에서 외이도 연골부위의 피부를 취하였다. 이 외 염증이 없는 후이개 피부와 체부의 피부를 대조군으로 하였다. 얻은 조직은 10% 중성포르말린에 48시간 고정한 후 탈수하여 파라핀에 포매하였으며, 조직은 면역조직화학적염색을 위해 4μm로 절편하였다.
2. 항체
상피세포의 과증식성향을 보기위해 3가지의 단클론성 항체가 사용되었다. K8.12(Sigma Chemical company, St. Louis, U.S.A)는 사람에서 사이토케라틴 13과 16을 인식하는 단클론성항체이며, 본 실험에서는 1：20으로 회석하여 사용하였다. KS-1A3(Sigma Chemical company, St. Louis, U.S.A)는 사이토케라틴 13을 인식하며, 1：100으로 희석하여 사용하였다.
PC10(Novocastra Laboratories LTd., Newcastle, U.K)은 모든 척추동물의 PCNA를 인식하는 단클론성항체로 1：50으로 희석하여 사용하였다.
3. 면역조직화학적염색
염색은 Micro Probe system TM(Fisher Scientific, Pittsburgh, PA)을 이용하여 avidine-biotin peroxidase complex(ABC)법으로 하였다. 발색반응은 3-amino-9-ethylcarbazole(AEC)로 하였고, hematoxylin으로 대조염색하여 광학현미경(Olympus, Venox-S, Japan)하에서 관찰하였다. 또한 음성 대조를 위해 일차항체대신에 PBS를 사용하였다.
결과
심부 외이도상피에서의 사이토케라틴 발현양상은 KS-1A3에 대하여 총 8례중 6례에서 기저세포층에서 양성을 보였고, 기저상부세포층에서는 전례에서 음성반응을 보였다(Fig. 1). 사이토케라틴 13과 16에 대한 항체를 갖고있는 K8.12에 대해서는 6례에서 기저세포층에서 양성을 보였고, 전례에서 기저상부세포층에서 양성발현을 보였다(Fig. 2). 또한 PC10은 전례에서 기저세포층과 이에 인접한 기저상층세포에서 양성을 보였다. 이에 반해 연골부의 측부 외이도상피는 KS-1A3와 K8.12에 대해서 8례 모두에서 기저세포만 양성을 띄었고, 기저상부세포에서는 모두 음성이었다. PC10에서는 일부에서 기저세포에서만 약한 양성반응을 보였다(Fig. 1, 2, 3).
후이개상피(Gndlrotkdvlsms)는 KS-1A3대해 총 8례중 5례에서 기저층에서 양성을 보였고, K8.12에서는 6례에서 기저층에서 양성을 보였고, 기저상부세포는 전례에서 음성을 보였다. 또한 PC10에 대해서는 기저세포층에서만 부분적으로 양성을 보였고, 체부상피의 경우 후이개상피와 동일한 소견을 보였다. 즉 KS-1A3와 K8.12에 대해서는 전례에서 기저세포층에서만 양성을 보였고, 기저상부세포층에서는 음성을 보였고, PC10에 대해서는 기저세포에서만 부분적으로 양성을 보였다(Fig. 1, 2, 3, Table 1).
고찰
본 면역조직화학적 연구는 여러 부위의 정상 상피에서 사이토케라틴과 PCNA에 대한 발현이 상이함을 보여주었다. 외이도의 골부에서 취한 심부상피에서는 심부외이도상피가 사이코케라틴 13에 대하여 다른 부위의 상피와 같이 기저층에서 발현되었으나, 사이토케라틴 16에 대해서는 기저상부세포에서 발현되어 과증식 성향의 상피임을 확인할 수 있었다. 또한 PCNA경우, 외이도 연골부나 후이개상피의 경우 기저세포에서 발현된 반면, 심부 외이도상피에서는 기저세포층과 인접된 기저상부세포층에서도 양성발현을 보여주었다.
사이토케라틴은 상피세포의 분화와 증식도의 좋은 지표로 폭넓게 이용되고 있는 intermediate filament이며1)2), 본 연구에서 이용한 사이토케라틴 13과 사이토케라틴 16은 각각 기저세포층과 기저상부세포에서 발현되며, 사이토케라틴 13은 태아상피와 같은 분화력이 좋은 세포, 사이토케라틴 16은 과증식 성향의 세포를 각각 반영하는 사이토케라틴이다.12)17)26)27)28) 본 연구의 결과에서 심부 외이도상피가 사이토케라틴 16에 대해서 기저상부세포층에서 증가된 발현을 보인 것은 이 부위의 과증식성향을 반영한다고 생각된다. 그러나 현재까지 사이토케라틴을 이용한 상피증식의 해석에는 약간의 논란이 있다. Kopan과 Fuchs16)는 사이토케라틴 16에 대한 양성발현의 의미를 증식도 증가의 원인으로 설명하기보다는 결과로 설명하였다. 즉 과증식이 일어나기 전에 이미 세포분화 조절능력의 파괴가 일어나며, 이것에 의해 유도된다고 주장하였다. 그러나 de Mare등21)은 정상피부상피에서 두가지 서로 다른 differentiation phenotype이 있고, 이는 정상 epidermal type과 regenerative maturation type으로 심부 외이도상피는 이 두가지 모두를 갖고있어, 이러한 과증식발현이 관찰될 수 있다고 설명하였다.
PCNA는 세포의 증식능력을 잘 표현하는 핵단백질의 일종으로 G1 후기부터 핵내에 발현되기 시작하여 S기에 최고로 도달하며, G2 및 M기에 감소한다. 즉 세포의 증식상태와 직접 관련되어, 휴지기세포나 조직에서는 매우 적은 양으로 존재하나, 증식하는 세포에서는 증가한다. 따라서 정상 피부상피에서는 세포의 증식능을 갖고 있는 기저세포층의 일부에서만 관찰될 수 있는데, 본 연구 결과에서 심부상피의 기저세포층과 기저상부세포층에서 모두 관찰됨은 능동적으로 증식가능한 세포가 증가되있음을 시사해준다.
이상의 과증식성향의 분자생물학적 지표에 대한 양성발현은 정상상피가 세포교체율의 증가를 보이는 부위, 즉 발바닥, 손바닥등과 상처치유과정등의 특수한 경우에서만 관찰된다. 그리고, 건선, wart등 일부 과증식성향의 양성 피부상피질환과 편평상피암등의 경우 이들 지표에 대해 강한 양성반응을 보인다.12) 따라서 정상 외이도 심부상피가 이들 지표에 대해 증가된 발현을 보인 본 연구 결과는 이 부위 세포분화도의 특징적 소견으로 생각할 수 있다. 그러면 과연 외이도심부상피의 특징적 과증식성향은 어떤 의미를 갖는가? Litton19)은 이러한 의문을 풀기위해 여러 동물의 외이도심부와 고막의 측방이동양상을 ink marker를 이용하여 보고하였다. 그는 이 보고에서 ink dot가 외이도심부 특히 inferior annulus와 인접한 부위에서 외측으로 향하는 이동을 관찰하였고, 특히 개에서 10배정도 증가됨을 관찰하였다. 또한 thymidine을 주사한 후 mitotic activity는 이부위가 다른 부위보다 높게 나타났고, 아울러 migration center 즉 외이도심부상피에서 가장 높은 labeling이 관찰되어 이 부위가 generation center임을 확인하였다. 그는 부위별로 상이한 세포증식도가 상피이동을 유도한다고 하였다.18)
Broekeaert등10)도 사람진주종의 사이토케라틴발현을 관찰하면서 정상인의 고막과 외이도 심부상피에서 inferior annulus와 인접한 부위에서 사이토케라틴 16의 발현을 관찰하였는데, 이는 이 부위의 비특이적 과증식성향을 반영한 것으로 설명하였다.11)12) Vennix등28)29)30)은 정상인 외이도의 심부에서의 사이토케라틴 6, 16, 17등의 발현이 다른 부위보다 증가됨을 보고하였다. 또한 저자등은 gerbil에서 유도한 외이도진주종에서 사이토케라틴의 발현을 보고하였다. 여기서 저자등은 정상 gerbil의 심부외이도의 일부상피가 유도된 진주종과 유사하게, 과증식상피 유형의 사이토케라틴에 대해 발현이 증가됨을 관찰하였고, 이러한 특징이 gerbil에서 자발적 진주종이 잘 생기는 원인의 하나일 것임을 시사한 바 있다.2)3) 그러나 이상의 보고들과는 상반된 견해도 있는데, Reijnen와 Boedts등은 백서에서 세포분열이 이 부위와 추골병부위에서 증가된 소견을 관찰했으나, 증식도는 정상 피부와 거의 차이가 없어 상기의 주장들에 의문을 제기하였다.4)5)6)7)23) 또한 Vennix등도 증식능이 거의 없는 고막 긴장부위등에서도 사이토케라틴 16, 17등이 발현되어, 이들 증식인자의 존재가 반드시 과증식성향을 반영한다고 단정하기 어렵다고 하였다.24)25)28)29)
한편 Litton19)은 후천적 중이진주종이 고막이나 심부 외이도피부상피가 중이강내로 자라들어가는 기전을 상피세포의 정상 이동과정의 장애로 설명하였다. 그는 고막 혹은 심부외이도상피의 표면을 기준으로 상피증식과 이동을 수직이동과 측방이동으로 구분하여, 중이나 외이도의 염증이 있을 경우, 이들 두 상피이동기전의 평형이 파괴되어 이들중 수직이동이 측방이동을 압도하여 케라틴이 축적된다고 하였다. 축적된 케라틴은 더욱 염증반응을 악화시키고, 이는 결국 상피 이동기전의 불균형을 더욱 악화시켜 진주종을 형성한다고 주장하였다. 이와는 달리 이들 두 상피이동기전의 장애가 초래되지 않는 경우는 진주종이 아닌 단순한 고막함몰만을 형성하게 된다고 하였다. 이러한 측면에서 볼 때 진주종과 고막 혹은 심부 외이도상피의 분화도 변화는 상호 밀접한 연관이 있음을 가정해볼 수 있다.
본 연구의 결과에서, 심부 외이도상피가 외이도 연골부와 후이개상피와는 다른 특징을 보였고, 이러한 결과가 이 부위의 과증식성향을 반영하며, 고막과 외이도 심부상피의 측방이동과 밀접한 연관이 있을 것으로 사료되었다. 또한 이러한 외심부 외이도상피의 분화 및 증식특성이 papillary projection, invasion등과 같은 기전과 연관되어, 진주종의 형성에 관여할 수 있으리라는 가정을 해보며, 향후 이에 대한 연구를 계획하고 있다.
결론
저자등은 상피세포의 분화와 증식능의 지표로 이용되고 있는 사이토케라틴과 PCNA등을 이용한 면역조직화학적연구를 통하여 건강한 심부 외이도상피의 분화와 증식능력을 확인하였고, 이러한 결과는 외이도심부상피의 keratin clearance mechanism과 밀접한 연관이 있음을 시사해주었다. 아울러 이러한 심부 외이도상피의 분화 및 증식특성이, 외이도상피가 중이강으로 자라들어와서 중이진주종을 형성하는데 과정에 직접 관여되는지 여부는 앞으로 풀어야할 과제라 생각된다.
REFERENCES
1) 박기현·전영명·박홍준： 중이진주종상피의 사이토케라틴에 대한 면역조직화학적 연구. 한이인지 37：5-13, 1994
2) 박홍준·전영명·박기현： 외이도진주종의 실험적 유발. 한이인지 38：330-332, 1995
3) 박기현·전영명·박홍준： 실험적 진주종상피의 사이토케라틴발현 양상. 한이인지 39：747-753, 1996
4) Boedts D： The behavior of the keratinizing epithelium in tympanoplasty. The J Laryngol Otol 98：847-852, 1984
5) Boedts D, Broekaert D： The keratinizing tympanic epithelium：an enigma. Acta Otolaryngol Belg 45：21-26, 1991
6) Boedts D, de Ridder L, De Cock： Tympanic keratin dispersion and epithelial spreading. In：Cholesteatoma and mastoid surgery, Third international conference, Tos et al (eds). Amsterdam, Kugler and Ghedini Publications, pp278-283, 1988
7) Boedts D, Kuijpers W： Epithelial migraiton on the tympanic membrane. Acta Otolaryngol (Stockh) 95：248-252, 1978
8) Broekaert D, Cornille A, Eto H, et al： Keratinization of aural cholesteatoma：A quantitative histophotometric study of the suphydryl and disulphide content. In：Cholesteatoma and mastoid surgery, Second international conference, Sade J, et al (eds). Amsterdam, Kugler and Ghedini Publications, pp161-172, 1982
9) Broekaert D, Cornille A, Eto H, et al： A comparative immunohistochemical study of cytokeratin and vimentin expression in the middle ear mucosa and cholesteatoma and in epidermis. Virchows Archiv A Pathol Anat 413：39-51, 1988
10) Broekaert D, Coucke P, Leperque S, et al： Immunohistochemical analysis of the cytokeratin expression in middle ear cholesteatoma and related epithelial tissues. Ann Otol Rhinol Laryngol 101：931-938, 1992
11) Bujia J, Schilling V, Holly M, et al： Hyperproliferationassociated keratin expression in human middle ear cholesteatoma. Acta Otolaryngol (Stockh) 113：354-368, 1993
12) Chao WY, Huang CC： An immunohistochemical study of cytokeratin expression in human middle ear cholesteatoma. Arch Otorhinolaryngol 246：37-42, 1989
13) Freedberg IM： Epidermal differentiation and keratinization. In：Cholesteatoma, First international conference, McCabe, et al (eds). Birmingham, Aesculapius Publishings Co., pp38-44, 1977
14) Johson AP： The mechanism of migration in the external ear canal. In：Cholesteatoma and mastoid surgery, Third international conference, Tos, et al (eds). Amsterdam, Kugler and Ghedini Publications, pp271-273, 1988
15) Johson AP, Hawke M, Berger G： Surface wrinkles, cell ridges and desquamation in the external auditory canal. J Otolaryngol 13：345-354, 1984
16) Kopan R, Fuchs E： The use of retinoic acid to probe the relation between hyperprolif eration asociated keratins and cell proliferation in normal and malignant epidermal cells. J Cell Biol 109：295-307, 1993
17) Lepereque S, Broekaert D, Van Cauwenberge P： Cytokeratin expression patterns in the human tympanic membrane and external ear canal. Eur Arch Otorhinolaryngol 250：78-81, 1993
18) Litton WB： Epidermal migration in the ear：Location and characteristics of the generation centre revealed by utilizing a radioactive deoxyribose nucleic acid precursor. Acta Otolaryngol (Stockh) (Suppl) 85：240-244, 1968
19) Litton WB： Epidermal migration patterns in the ear and possible relationship to cholesteatoma genesis. In：Cholesteatoma First international conference, McCabe, et al (eds). Birmingham, Aesculapius Publishings Co., pp90-91, 1984
20) Makino K, Amatsu M： Epithelial migration in the retraction pocket and cholestesatoma. In：Cholesteatoma and mastoid surgery, Third international conference, Tos, et al (eds). Amsterdam, Kugler and Ghedini Publications, pp313-316, 1988
21) De Mare S, Vand Erp PEJ, Ramaekers FCS, at al： Flow cytometric quantification of human epidermal cells expressing cytokeratin 16 in vivo after standardized trauma. Arch Dermatol Res 282：126-130, 1989
22) Michaels L, Soucek S： Development of migrating epithelium on the tymapnic membrane and ear canal. In：Cholesteatoman and mastoid surgery, Third international conference, Tos, et al (eds). Amsterdam, Kugler and Ghedini Publications, pp307-311, 1988
23) Reijnen CJH, Kuijpers W： The healing pattern of the drum membrane. Acta Otolaryngol (Stockh) (Supp)88：287-293, 1971
24) Sasaki H, Huang CC： Expression of cytokeratins 13 and 16 in middle ear cholesteatoma. Otolaryngol Head Neck Surg 110：310-317, 1994
25) Soucek S, Michaels L： Keratosis of the tympanic migration and deep external auditory canal. Eur Arch Otorhinolaryngol 250：140-142, 1993
26) Van Blitterswijk CA, Grote JJ： Cytokeratin espression in cholesteatoma matrix, meatal epidermis and middle ear epithelium. Acta Otolaryngol (Stockh) 105：529-532, 1988
27) Van Blitterswijk CA, Lutgert HW, Grote JJ, et al： Cytokeratin patterns of tissues related to cholesteatoma pathogenesis. Ann Otol Rhinol Laryngol 98：635-640, 1989
28) Vennix PCA, Kuijpers W, Peter TA, et al： Epidermal differentiation in the human external auditory meatus. Laryngoscope 106：470-475, 1996
29) Vennix PCA, Kuijpers W, Tonnaer ELGM, et al： Immunohistochemical study of cytokeratin expression in normal and pathologic middle ear mucosa of the rat. Ann Otol Rhinol Laryngol 99：998-1004, 1990
30) Vennix PCA, Kuijpers W, Tonnaer ELGM, et al： Cytokeratins in induced epidrmoid formations and cholesteatoma lesions. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 116：560-565, 1990
31) Youngs R, Hawke M, Ekem JK： Stratum corneum of the human ear：Evidence for cell stacking in the external auditory canal. In：Cholesteatoma and mastoid surgery, Third international conference, Tos, et al (eds). Amsterdam, Kugler and Ghedini Publications pp293-296, 1988
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