The effect of chronic cerebral hypoperfusion on stroke severity and arteriogenesis

Abstract

[한글]

동맥경화에 의한 뇌졸중은 심인성 뇌졸중에 비하여 크기가 작고 신경학적 결손이 덜한 것으로 알려져 있다. 죽상동맥경화에 의하여 뇌졸중이 발생한 환자는 폐색된 혈관의 기시부에 심한 협착이 동반되어 있을 확률이 높은데, 이러한 협착이 뇌졸중이 발생하기 전에 만성 뇌혈류 저하를 일으킬 수 있다. 만성 뇌혈류 저하는 신생동맥형성(arteriogenesis)을 유도하여 허혈에 의한 손상을 줄일 수 있다. 이러한 가설을 입증하기 위하여 중대뇌동맥 폐색에 의하여 뇌졸중이 발생한 환자를 동측 내경동맥에 심한 협착이 있는 환자와 이러한 이상 없이 심인성 색전 원인이 있던 환자의 두 군으로 나누어 뇌경색의 크기와 초기 신경학적 결손을 측정하여 비교하였다. 그 결과, 심한 협착이 있는 환자군이 뇌경색 크기가 작았으며 (P=0.03) 신경학적 결손이 경미하였다 (P<0.01). 두 번째 연구에서는 Sprague-Dawley 쥐에서 양측 총경동맥을 결찰함으로서 만성 뇌혈류 저하를 유도하였다. 총경동맥을 4주 동안 결찰한 쥐와 그렇지 않은 쥐의 두 군을 대상으로 나일론 봉합 모델을 이용한 중대뇌동맥 폐색과 재관류를 시행하였다. 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride 염색을 이용하여 뇌경색 크기를 측정한 결과, 양측 총경동맥 결찰을 한 쥐군에서 뇌경색 크기가 작았다 (P=0.04). 신생동맥형성 여부는 라텍스 관류법을 이용한 사후 뇌혈관조영술에 의하여 측정하였다. 양측 총경동맥 결찰을 한 쥐군이 결찰하지 않은 쥐군 보다 양측 후대뇌동맥과 양측 후교통동맥, 그리고 기저동맥의 지름이 더 컸으며, 기저동맥의 길이가 길었다 (P<0.01). 뇌 관상면의 혈관 밀도 역시 양측 총경동맥 결찰을 한 쥐군이 그렇지 않은 쥐군 보다 컸다 (P<0.05). 본 실험에서 만성 뇌혈류 저하 상태로 사전에 조작된 뇌 영역에 뇌졸중이 발생되면 그 손상은 적은데, 신생동맥형성이 이에 관계될 수 있다는 결론을 내릴 수 있었다.

[영문]It has been reported that patients with atherothrombotic stroke have smaller infarctions and less severe neurological deficits than those with cardioembolic stroke. Patients with atherothrombotic stroke are more likely to have significant stenosis of the artery proximal to an occlusion, which might have caused chronic cerebral hypoperfusion prior to the stroke. Chronic cerebral hypoperfusion may induce the adaptive growth of preexisting collateral arteries (arteriogenesis), and this may contribute to less severe stroke. To prove this hypothesis, in stroke patients with middle cerebral artery (MCA) occlusion, infarct sizes and severity of initial neurological deficits were compared between those with severe stenosis of the tandem internal carotid artery (ICA) proximal to the site of occlusion and those without the above mentioned stenosis. Infarct sizes were smaller (P=0.03) and neurological deficits were milder (P<0.01) in those with ICA stenosis. In the second part of experiments, chronic cerebral hypoperfusion was induced in the Sprague-Dawley rat by bilateral common carotid artery ligation (BCAL). MCA occlusion/reperfusion (MCAO/R) using a nylon suture model was introduced 4 weeks after the BCAL (BCAL-MCAO) or the sham operation (Sham-MCAO). Infarct sizes measured after 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride staining were significantly smaller in the BCAL-MCAO group (P=0.04). The presence of arteriogenesis was examined by postmortem angiography using the latex-perfusion method. The rats with BCAL had larger diameters of the bilateral posterior cerebral arteries, the bilateral posterior communicating arteries, and the basilar artery (BA) and showed the more tortuous BA than those with sham operation (P<0.01). The vessel density of the middle and posterior portions assessed in the coronal sections of the brains was higher in the rats with BCAL (P<0.05). In conclusion, stroke was less severe when the vicinity subjected to infarction was preconditioned by chronic cerebral hypoperfusion, and arteriogenesis might contribute to this response.