리스테리아의 마우스 경구 감염 모델

 리스테리아의 마우스 경구 감염 모델을 확립하기 위한 예비 실험에서 리스테리아의 감염이 급성 화농성 위염을 유발하는 것을 확인하여 다음과 같은 반복 실험을 수행.

 1) 방법

  ① Bacterial strain - Listeria monocytogenes strain ATCC 19113 (serotype 3)

  ② Animals - 6 주령의 암컷 BALB/c 마우스

  ③ Experimental designs

Groups

No.

 

Control 

5

0.5 ml의 phosphate buffered saline (PBS, pH 7.2) 경구 투여

L

5

109 CFU/0.5 ml의 세균을 경구 투여

Na 

 

5

 

10% NaHCO3를 경구 투여하여 위산을 중화시킨 후

  109 CFU/0.5 ml의 세균을 경구 투여

  

  ④ Endpoints

    - 감염 0일 째와 3일 째 체중 측정

    - 감염 후 3일째, 부검하여 위 조직에서 균수를 측정하였고, 간, 비장, 위, 장에 대해 조직 처리하여 조직병리학적 관찰을 하였음.

    - 다음과 같은 기준으로 gastritis 평가

Gastritis score

 

0

no inflammatory response in mucosa and submucosa

1

mild infiltration of neutrophils in submucosa and lower mucosa but no gastric epithelial change

2

moderate infiltration of neutrophils and macrophages in mucosa as well as submucosa and focal necrosis of gastric epithelia

3

severe infiltration of neutrophils and macrophages in mucosa and submucosa, and multifocal necrosis of gastric epithelia

4

severe infiltration of neutrophils and macrophages in mucosa and submucosa, and massive necrosis of the great part of gastric epithelia

5

severe infiltration of neutrophils and macrophages in mucosa, submucosa, and muscle layer, massive necrosis of all part of gastric epithelia, and presence of edema, erosion, and ulcer

 

 2) 결과

  ① Body weight

    - 감염 후 2일과 3일에 control 군과 Na 군 (NaHCO3 처치군) 사이에 체중에 있어서 유의적인 차이가 나타남 (p<0.05, Fig 1.). 그러나 L 군 (NaHCO3 처치군 무처치군)과의 유의적 차이는 관찰되지 않음.

Fig 1. Measurement of body weights during experimental periods. *; Mean body weight in Na group was significantly lower than that in control group at 2 and 3 days pi. (p<0.05).

 

  ② Bacterial count in the stomach

    - 감염 3일 후, 위 조직에서 세균 분리를 한 결과, NaHCO3 처치에 관계 없이 4.00-6.14 log10 CFU/g tissue의 균이 분리됨 (Fig 3.).

  

Fig 2. The number of bacteria recovered from the stomachs of BALB/c mice i.g inoculated with 109 CFU of L. monocytogenes strain ATCC 19113. The mice were intragastrically administered with (Na) and without (L) 10% sodium bicarbonate to neutralize gastric acid prior to bacterial infection.

  ③ Histopathological findings

    - NaHCO3 처치에 관계없이 L. monocytogenes를 투여한 모든 마우스에서 위염 소견이 관찰됨.

    - Gastritis score는 Na group (2.4±0.55)이 L group (2.0±0.82)에 비해 다소 높았으나 유의적 차이는 없었음.

    - Gastritis는 주로 위저, 분문, 위체부의 점막층에서 관찰되었으며, 유문부에서는 보다 경미한 병변이 관찰됨.

    - 고유점막층, 점막하층, 점막하 근층에서 호중구의 침윤이 관찰되었음 (Fig 3A.)

    - 위저부 점막층과 점막하 근층에서는 상피세포의 대량 괴사와 변성이 관찰되었음

    - 분문부의 점막층에서는 증식성 변화와 상피세포의 선구조 형성이 뚜렷하게 관찰되었음 (Fig 3B.)

  A                           B

Fig 3A and B. (A) Marked infiltration of neutrophils and mononuclear cells in lamina propria and submucosa of the fundus of BALB/c infected with 109 CFU of L. monocytogenes strain ATCC 19113. (B) Hyperplastic change and glandular formation of epithelial cells in the cardia of a BALB/c mouse infected with L. monocytogenes ATCC 19113 strain. 3 days postinoculation days. H&E. ×40.

 

 3) 고찰

  - 본 연구를 통해 L. monocytogenes가 마우스에서 위염을 유발할 수 있음을 처음으로 규명함.

  - 사람에서도 최근 이탈리아와 미국에서 L. monocytogenes의 집단 발생 보고와 함께 감염 환자에서 febrile gastroenteritis의 임상 증상이 나타남.

  - 따라서 본 연구에서 확립된 마우스 위염 모델이 이러한 병인론을 규명하는 데 효과적으로 이용될 수 있을 것임.

  - 그러나 본 연구에서 사용한 균주 (strain ATCC 19113)는 혈청형이 3으로 사람에서 발생하는 4b, 1/2a, 1/2b보다 병원성이 약함.

 

Further study

 - 따라서 여러 가지 혈청형의 균주를 이용한 실험을 통해 혈청형에 따른 병원성의 차이를 규명할 필요가 있음.

 - 또한 리스테리아의 감염이 위염을 유발시키는 데 관여하는 면역학적 기전을 확립하는 연구가 수행되어야 할 것임.

 - 이러한 연구를 수행하는 데 있어서 본 예비 연구의 방법과 결과가 유용하게 활용될 수 있음.