고압산소요법이 골격근 재관류 손상에 미치는 영향

Abstract

[한글]

미세수술 술기의 발달로 인해 외상으로 절단된 사지 및 수지의 접합술이 보편화되고 있다. 그러나 이러한 술기의 발전에도 불구하고, 지속된 허혈 후 골격근의 재관류 손상(reperfusion injury)은 성공적인 접합술의 제한 요소로 남아 있다. 재관류 손상을 완화시키

는 방법들 중 고압산소요법(hyperbaric oxygen therapy)은 허혈성 골격근에서 부종과 괴사를 감소시키는 데 쉽게 이용할 수 있는 치료 방법이나 그 조직학적 영향에 대해서는 확실하게 알려져 있지 않다. 본 실험에서는 골격근의 재관류 손상을 이해하기 위한 연구의 일환으로 흰쥐의 대퇴동맥을 노출시킨 후 서혜인대 직하부에서 미세혈관 클램프로 결찰하여 허혈 조작 후 재관류시킨 가자미근에서의 조직학적 검사를 통해 골격근에서의 재관류 손상에 의한 형태학적 변화를 관찰하고, 이러한 모델에서 고압산소요법이 허혈 후 재관류 손상에 어떤 영향을 주는지를 알아보고자 하였다.

30마리의 Sprague-Dawley계 흰쥐를 정상대조군, 4시간 허혈 후 재관류군, 4시간 허혈후 재관류 및 고압산소처치군의 세 군으로 나누고 각 처치군에서의 근육 표본을 광학현미경 및 전자현미경을 이용한 관찰과 조직계측학적 비교 분석을 통해 다음과 같은 결과를 얻

었다. 광학현미경상 실험군에서는 정상대조군에 비해 근내막간 공간이 넓어지는 부종의 양상을 보였으며,근섬유의 형태는 등글게 나타났으며,크기는 불규칙적으로 크고 작은 세포가 흔재되어 있었다. 근형질의 염색성은 정상대조군의 근형질에 비해 호산성으로 나타났으며, 정상대조군에서는 근섬유의 주변부에서만 핵이 관찰되었으나, 4시간 허혈 후 재관류군에서는 중앙부에 핵이 위치하는 경우도 가끔 관찰되었다. 4시간 허혈 후 재관류 및 고압산소처치군에서는 근섬유의 크기와 모양이 다소 변형되었으나 4시간 허혈 후 재관류군에 비해 부종이 감소하였다. 전자현미경 관찰 및 조직계측학적 연구 결과, 정상대조군과 비교하여 각 실험군에서 각종 소기관의 변화 중 특히 사립체와 과립형질내세망의 변화가 두드러졌다. 사립체의 체적밀도는 4시간 허혈 후 재관류군자 4시간 허혈 후 재관류 및 고압산소처치군이 정상대조군보다 의의있게 증가하였으나, 근세사의 체적밀도는 각군간의 유의한 차이가 없었다. 사립체의 수적밀도와 단위면적당 사립체수는 허혈 후 재관류시 의의있게 감소하였으며 고압산소처치에 의하여 정상대조군의 값으로 거의 회복하였다. 사립체의 평균체적은 허혈 과정에 의하여 증가하였으며 고압산소처치시 다소 감소하였다.

과립형질내세망은 4시간 허혈 후 재관류 및 고압산소처치군에서 특히 증가되어 있는 양상을 보였다. 이상의 결과로 보아 허혈-재관류시 초기에 생기는 형태학적인 변화는 사립체에서 일어나며 고압산소요법은 사립체 구조를 안정시키고 사립체의 수적밀도 및 단위

면적당 사립체 수를 증가시키고 과립형질내세망을 증가시킴으로써 재관류 손상에 대항하는 효과를 나타낸다고 생각된다.

[영문]

Despite of current development in microsurgical technique, reperfusion injury of skeletal muscle after sustained ischemia still remains as a limitation of successful replantation. Among various treatment modalities, hyperbaric oxygen therapy is a easily accessible method to reduce edema and necrosis of ischemic skeletal muscle, but histologic and ultrastructural changes after hyperbaric oxygen therapy are uncertain. This study was conducted to document the morphologic changes in skeletal muscle after a reperfusion injury, and to evaluate the effect of hyperbaric oxygen therapy on the reperfusion injury. Rat femoral artery was exposed, and ischemia was induced by applying microvascular clamp to the vessel for 4 hoers, and then hyperbaric oxygen therapy(2 atm, 100%) was done for 1 hour. Histologic examination and morphometric study of the soleus muscle were done. On light micorscope, ischemic group revealed widened endomysial space, variation of muscle fiber size, more eosinophilic muscle fibers.

On electron microscopic study and morphometric analysis, changes of muscle cell organelles, especially of mitochondria and rough endoplasmic reticulum were conspicuous. Volume density(Vv) and average volume(Av) of mitochondria were increased, and numerical density(Nv) was decreased at ischemic group. At hyper-baric oxygen therapy group, numerical density(Nv) of mitochondria and number of mitochondria Per μm**2 were increased than ischemia-reperfusion group. At hyperbaric oxygen therapy group, the structure of mitochondria was relatively peserved, and number of rough endoplasmic reticulum was increased. These results suggest that mitochondria is the first affected organelle during the reperfusion injury, and the hyperbaric oxygen therapy stabilizes the structure of mitochondria and reduces the effect of the reperfusion injury on the ischemic skeletal muscle by increasing the number of mitochondria and capacity of potein synthesis of the skeletal muscle.