Evaluation of the testicular toxicity caused by 2-bromopropane in rats

랫드에 있어서 2-bromopropane에 의해 유발된 정소독성의 평가

It has been recently reported that 2-bromopropane (2-BP) induces male reproductive toxicity in both human and experimental animals. However, delayed effects of 2-BP on male reproductive system have not been investigated in detail. The present study was conducted to investigate the testicular toxicity of 2-BP and to determine the recovery of normal spermatogenesis in Sprague-Dawley rats. Male rats aged 5 weeks were administered 1,000mg/kg 2-BP by gavage daily for 4 weeks and sacrificed sequentially at 1, 2, 3, 4 and 12 weeks after initiation of 2-BP treatment. Testicular toxicity was evaluated qualitatively by histopathological examinations and quantitatively by reproductive organ weights, spermatid head count, and repopulation index. In the 2-BP treated rats, the body weights was significantly suppressed and the weights of testes and epididymides were also decreased in a time-dependent manner. On histopathological examination, spermatogonia in stages I-VI and preleptotene and leptotene spermatocytes in stages VII-IX were strongly depleted at 1 week of dosing. Spermatogonia were depleted extensively in all spermatogenic stages at 2 weeks. Continuing with the evolution of spermatogenic cycle, zygotene spermatocytes, pachytene spermatocytes, and round spermatids were sequentially depleted at 2, 3, and 4 weeks of dosing due to the depletion of their precursor cells. Vacuolization of Sertoli cells and spermatid retention were also observed at all time points, suggesting that 2-BP induced Sertoli cell dysfunction. At 12 weeks, after 8 weeks recovery, most of the tubules appeared severely atrophic and were lined by Sertoli cells only. Leydig cell hyperplasia in the interstitial tissue was also found. In addition, dramatic reductions in the number of spermatid heads and repopulation index were observed, indicating that 2-BP-induced testicular injury is irreversible. These results indicate that 4 weeks repeated-dose of 1,000mg/kg 2-BP results in a progressive germ cell loss due to the depletion of spermatogonia followed by long-term testicular atrophy in SD rats.

최근 2-bromopropane(2-BP)이 사람과 실험동물에서 정소독성을 유발한다고 보고된 바 있다. 그러나 수컷 생식기계에 있어서 2-BP의 지연효과에 대해서는 세부적으로 조사된 바가 없다. 본 연구는 Sprague-Dawley 랫드에서 2-BP의 정소독성과 정자발생의 회복을 조사하기 위하여 수행하였다. 5주령의 수컷 랫드에게 2-BP를 1,000mg/kg 용량으로 4주간 반복투여하였고, 투여시작후 1, 2, 3, 4 및 12주째에 부검하였다. 정소독성의 평가는 병리조직학적인 질적평가와 생식기관 중량, 정자두부수 및 재생지수 등의 양적평가로 수행하였다. 시험결과 2-BP를 투여한 랫드에서는 체중과 정소 및 정소상체 중량이 대조군에 비해 시간의존적인 방식으로 억제 또는 감소하였다. 병리조직검사에서는 투여 1주째에 stage I~IV에서 정조세포와 stage VII~IX에서 세사전기 및 세사기의 정모세포가 현저하게 소실되었다. 정조세포는 투여 2주째에 모든 stage에서 광범위하게 소실되었으며, 정자발생주기가 진행됨에 따라 2, 3 및 4주째에는 접합기 정모세포, 비후기 정모세포 및 원형 정자세포가 전구세포의 결손에 의해 점진적으로 소실되었다. 지지세포의 기능적 이상을 암시하는 지지세포의 공포화와 정자세포 저류는 상기한 모든 시기에서 관찰되었다. 8주 회복후인 12주째에는 대부분의 곡세정관이 심하게 위축되어 지지세포만 관찰되었으며, 간질조직에서는 간질세포의 과형성이 인정되었다. 또한 2-BP에 의해 유발된 정소의 손상이 비가역적임을 암시해주는 정자두부와 재생지수의 현저한 감소가 관찰되었다. 상기결과는 랫드의 2-BP를 1,000mg/kg의 용량으로 4주간 반복투여하면 정조세포의 결손에 의해 점진적으로 생식세포가 감소하고 이로 인하여 장기적인 정소위축이 유발된다는 것을 암시해준다.