실험적으로 유발한 흰쥐 관절염 모델에서 COX 억제제, NMDA수용체 길항제와 capsaicin이 척수 후각의 c-fos 단백질과 척수신경절의 substance P, CGRP에 미치는 영향

Abstract

[한글]

통증(pain)은 환자가 가장 흔히 호소하는 증상 중 하나로서, 통증을 일으키는 병인이 매우 다양하고, 이에 따른 통각 유발 기전의 차이가 있다. 통증연구에 필요한 적절한 동물모델이 정립되어 있지 않기 때문에 많은 연구가 집중되어 왔음에도 불구하고 아직 정확한 연구 결과가 발표되지 않고 있는 실정이라 통증에 관여하는 신경전달물질인 c-fos, substance P(SP), Calcitonin gene-related peptide(CGRP)의 척수 후각 내 농도를 면역조직화학적으로 염색하여 그 변화를 관찰하는 방법이 통증의 정도와 진통효과를 검정하는 방법으로 흔히 사용되고 있다.

본 실험에서는 실험적으로 관절염 유발 후 염증성질환과 연관되어 있는 기전이 서로 다른 대표적인 통증 억제제인 cyclooxygenase(COX)억제 진통제나, NMDA 수용체 길항제인 MK-801과 그리고 capsaicin의 효과를 대표적인 통증 기전 지표물질인 c-fos 단백질, 통증을 전달하는 신경전달물질인 SP, CGRP의 변화를 조사함으로써 형태정량학적으로 비교, 분석하고자 하였다. Kaolin과 carrageenan을 흰쥐 무릎관절에 투여하여 관절염모델을 만든 후관절염 유발군과 관절염유발후 통증억제제 투여군의 척수 후각과 척수신경절에서 통증에대한 반응을 나타내는 c-fos 단백질과 통증전달 신경펩타이드인 SP와 CGRP의 발현 변화를 면역조직화학적 방법으로 염색한 후, 척수 후각에서는 c-fos 면역반응 양성신경원의 수와 SP와 CGRP 면역반응 양성 신경섬유의 면적의 변화를 정량화하고, 척수신경절에서는 SP와 CGRP 면역반응 양성신경원의 수를 세어 정량하여 비교 분석하였다. 모든 약제가 척수 후각의 c-fos 양성 신경원의 수를 의미있게 감소시켰으며, 감소 정도는 MK801, piroxi

cam, indomethacin, capsaicin의 순서로 나타났다.?염증유발후 indomethacin 투여시 척수신경절의 SP 양성 신경원의 수와 척수 후각의 SP 면역반응 양성 신경섬유의 면적이 의미있게 감소하였다. CGRP 양성 면적의 감소는 초기인 2시간군에서 가장 뚜렷하였으며, 염증유발 후 24시간, 1주일 경과군에서는 면역반응 양성 면적의 감소가 둔화되었다. 염증유발후 piroxicam 투여시에는 척수신경절에서 SP 양성 신경원의 수가 의미있게 감소했으며, 척수 후각에서는 SP 양성 면적이 염증유발군에 비해 크게 감소하였으나 초기에는 큰 영향

을 미치지 않았다. SP 양성 면적은 후기(1주일군)에서 의미있게 감소하였으며, 이와 같은 소견은 대조측에서도 뚜렷하게 관찰되었다. CGRP 면역반응 양성 면적은 1주일 경과군에서 의미있게 감소하였다. 염증유발후 MK 801 투여시에는 통증유발로 인한 척수신경절의 SP와 CGRP 면역반응 양성신경원의 수의 증가가 억제되었다. 척수 후각에서는 SP 양성 면적과 CGRP 양성 면적 모두가 의의있게 감소하였으며, MK-801 투여는 특히 대조측의 CGRP 양성 면적을 감소시켰으며, 이와 같은 경향은 염증유발 후기(1주일군)까지 지속되었다. Capsaicin 투여시 척수신경절에서 SP와 CGRP 양성 신경원의 수가 의미있게 감소했으며, 염증유발측 척수 후각의 SP와 CGRP 양성 면적 역시 감소하였다. 이와 같이 염증성 질환에 투여한 indomethacin, piroxicam, MK801, capsaicin 등은 형태학적 통증 차단의 지표인 척수 후각의 c-fos 신경원 수와, 척수와 DRG의 SP, CGRP 면역 염색 반응도를 저하시켰으며, 관절염과 연관된 통증유발시 기전이 다른 통증억제제가 c-fos 단백질의 발현이나 신경펩타이드의 발현에 미치는 효과가 다름을 알수 있었으며, 이를 형태정량적으로 비교, 분석할 수 있었다.

[영문]

Arthritis is the most common disease of joint in old age and almost all the old human are suffering from arthritis. Arthritis gives so severe pain hard to endure that it can devastate human. But we still do not know where the arthritic pain comes from and the generation mechanism of it.

For the study of effects of anti-inflammatory drugs on the c-fos immunoreactive neurons, substance P- and CGRP-immunoreactive neurons in dorsal horn and DRG, cyclooxygenase (COX) inhibitors indomethacin (0.5㎎/㎏), piroxicam (0.5㎎/㎏), NMDA receptor antagonist MK 801 (2㎎/㎏), and capsaicin (50㎎/㎏) were administered to the experimental arthritis model. Male Sprague-Dawley rats were used for this study. Arthritis was induced by injection of 4% kaolin followed by 2% carrageenan into the articular capsule of left knee. Two hours, 24 hours and 7 days after injection, animals were sacrificed and processed for immunohistochemical staining for c-fos in spinal dorsal horn, for substance P (SP) and CGRP in DRG.

The results were as follows;

1. The number of c-fos immunoreactive neurons were significantly decreased at 2h after piroxicam and MK-801 administration and 1 week after indomethacin, MK-801 and capsaicin treatment in the inflamed side of dorsal horn.

2. There were the significant decrease of SP-and CGRP-immunoreactive area 2h after indomethacin administration and 1week after capsaicin treatment in the inflamed side of dorsal horn.

3. The number of SP- and CGRP-immunoreactive neurons

in DRG were decreased after drugs administration and no difference is in the degree of effectiveness between drugs.

Indomethacin and piroxicam which is an inhibitors of COX, significantly reduced the expression of c-fos proteins and desensitized nociceptive primary afferents at the early time, and capsaicin, a pungent algesic substance, decreased the level of

c-fos protein, SP and CGRP over a wider time in dorsal horn and DRG.