케모카인 CCL3가 말초신경 손상에 의한 과민통 반응에 미치는 영향

Abstract

[한글]신경손상은 신경병증(neuropathy)과 이에 수반하는 통증을 초래한다. 신경 손상 후 말초 및 중추신경계에서는 염증과 면역반응이 유도되고 염증중재물의 생성과 분비를 초래함이 보고되었다. 이러한 염증중재물 중 케모카인 CCL3는 대식세포에서 분비되는 염증전구물로서, 조직손상에 따른 염증상황이나 완전신경 절단 상황에서 그 생성이나 분비가 증가하는 것으로 밝혀졌다. CCL3와 그의 수용체인 CCR1의 발현의 증가는 염증과 염증성 통증에 관계된 보고는 있으나, 부분신경손상에 따르는 신경병증 통증 상황에서 CCL3와 CCR1의 발현의 변화에 관한 연구는 이루어지지 않고 있다.본 실험에서는 CCL3가 말초신경의 부분손상에 의한 신경병증 통증 유발에 관여하는지 알아보는 일환으로서, 부분신경손상 모델로 잘 알려진 제5요 척수신경결찰(L5 spinal nerve ligation, L5 SNL) 쥐를 이용하여, CCL3가 신경병증 통증 반응 생성에 관련되어 있는지 행동학적 실험을 통해 알아보았고, 신경 손상 인접 부위에서의 CCL3의 발현 증가 여부를 조사하였다. 마지막으로 CCL3의 수용체인 CCR1의 발현 변화 여부를 구심신경의 CCR1 면역양성 정도를 측정하여 조사하였다.실험 결과 첫째 L5 SNL에 의해 생성된 열적 및 기계적 과민통은 CCL3의 작용 억제제인 met-RANTES를 발바닥에 피하주사 했을 시 완화되었다. 둘째 이러한 L5 SNL 유도 과민통 반응은 CCL3를 정상 쥐 발바닥에 피하주사 했을 시에도 유사하게 생성되었다. 셋째 L5 SNL 후 신경손상 부위의 말초 쪽인 좌골신경 부위에서 CCL3의 농도는 정상쥐의 경우에 비교하여 유의미하게 증가하였는데, 특히 신경손상 후 1일과 3일 째에 증가가 관찰되었다. 한편 손상 반대 측 좌골신경조직과 좌우 측의 L4- 및 L5-배근절에서는 CCL3 농도의 변화가 없었다. 넷째 CCL3의 수용체인 CCR1에 면역 양성반응을 보이는 구심신경은 좌우 측 L4- 및 L5-배근절 모두에서 정상군의 경우와 비교하여 수적으로 변화를 보이지 않았다.이상의 결과는 부분적 말초 신경손상에 의해 유발된 기계적 및 열적 과민통 반응 유발에는 손상신경 부위에서 케모카인 CCL3의 발현 증가가 관여함을 보여준다. CCL3 수용체인 CCR1을 보유한 구심신경의 수적 증가는 관찰되지 않았으나, CCL3 증가에 따른 CCR1의 증가를 가정한다면 단일 신경 내 CCR1 발현 증가를 추측해 볼 수 있다. CCL3의 작용을 효과적으로 차단하는 CCR1 길항제의 개발은 신경병증통증 치료를 위한 새로운 방법이 될 것이다.

[영문]Peripheral nerve injury often leads to neuropathic pain. When a nerve is damaged, immune cells infiltrated lead to release of numerous inflammatory mediators including chemokines. Chemokines are produced and released from macrophages during inflammation. There have been many studies concerned with upregulation of a proinflammatory chemokine CCL3 and its receptor CCR1 in inflammatory pain states. However, it is not elucidated to date whether CCL3 and CCR1 are involved in mediating neuropathic pain following peripheral nerve injury.The goal of this study is to investigate whether CCL3 is involved in nerve injury-induced neuropathic pain using an L5 spinal nerve ligation (L5 SNL) rat model of neuropathy. To achieve this, we examined 1) whether CCL3 is related to the induction or maintenance of heat and mechanical hyperalgesia following L5 SNL, 2) whether CCL3 expression following L5 SNL changed in degenerating axons in the affected sciatic nerve, and 3) whether CCR1 expression following L5 SNL changed in unaffected L4- and affected L5-afferent neurons.The results obtained were as follows. First, intraplantar injection of CCR1 antagonist met-RANTES into the hind paw of the rat with L5 SNL attenuated both L5 SNL-induced mechanical and heat hypersensitivities. Second, intraplantar injection of CCL3 into the hind paw of the naive rat mimicked the effects of L5 SNL by showing increased mechanical and heat sensitivities of affected hind paw. Third, following L5 SNL, the level of CCL3 increased in the sciatic nerve with degenerating axons on post-injury days 1 and 3. No changes in CCL3 level were observed in the contralateral sciatic nerve and L4/L5 DRGs of ipsi- and contra-lateral sides. Lastly, following L5 SNL, CCR1-expressing DRG neurons showed no changes in number in both unaffected L4 and affected L5 DRGs as compared with DRGs of naive rats.The results suggest that chemokine CCL3 is involved in nerve injury-induced hyperalgesia via increased expression in the degenerating nerve following nerve injury. A specific CCR1 antagonist may provide a novel therapeutic option for the treatment of neuropathic pain.