Complete Freund's adjuvant에 의한 조직 손상에서 통각과민현상의 기전

Abstract

[한글]

말초조직의 손상은 통증에 대한 반응이 증가하는 통각과민을 유발한다. 이때 무해성 자극에 대해서도 통증을 느끼는 이질통(allodynia)과 자발적 통증, 그리고 통증부위의 확대가 같이 나타난다. 이의 기전에는 말초 통각수용체의 감작뿐 아니라 중추신경계의 변화도 관여하리라 생각하고 있으나 그 기전은 아직 완전히 밝혀지지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 랫드의 발바닥에 complete freund's adjuvant(CPA)를 주사하여 염증을 유발

한 후 행동학적 방법으로 통각과민이 일어나는 지를 조사하고 전기생리학적 방법으로 통증을 전달하는 척수후각세포의 활성도를 기록하였으며, 척수후각세포에서 nitric oxide synthase(NOS)가 가지고 있는 nicotinamide adenine dinucleotide phosphate(NADPH)-diaphorase 활성과 통증시 신경세포 활성에 의해 발현되는 c-fos에 대한 면역염색을 시행하였다. 또한 통각과민 현상의 기전에 관여하는 것으로 알려지고 있는 N-methyl-D-aspartate(NMDA) 수용체의 억제제인 MK-801, 그리고 NOS의 억제제인 N**ω -nitro-L-arginine(L-NNA)을 전 처치할 때 통각과민에 어떠한 영향을 미치는 지를 관찰하여 통각과민의 기전에 이들이 어떻게 관여하며 이들간의 상호관계를 알아보고자 하였다. 실험 결과를 요약하면 다음과 같다.

1. CPA를 주사하여 염증성 통증을 유발한 결과 행동학적으로 기계적 이질통(mechanicalallodynia), 기계적 통각과민(mechanical hyperalgesia)과 열 통각과민(thermal hyperalgesia)이 나타났으며, 척수후각세포의 자발적 활성도 및 기계적 자극에 대한 반응이 증가하고 말초수용야의 확대가 나타났으며, 척수후각에서 NADPH-diaphorase 양성 신경세포와 c-fos발현 신경세포의 수가 증가하였다(p<0.05).

2. MK-801을 전 처치한 후 염증을 유발한 결과 행동학적으로 기계적 이질통이 부분적으로, 기계적 통각과민과 열 통각과민이 의의있게 억제되었고(p<0.05), 척수후각세포의 자발적 활성도 및 pinch 자극에 대한 반응이 CFA만 투여한 군에 비해 적었으며(p<0.05), 척수후각에서 NADPH-diaphorase 양성 신경세포와 c-fos발현 신경세포의 수가 CFA만 투여한 군에 비해 현저히 적었다(p<0.05).

3. L-NNA를 전 처치한 후 염증을 유발한 결과 행동학적으로 열 통각과민이 억제되었고(p<0.05), 척수후각세포의 활성도에는 영향을 주지 않았으며, 척수후각에서 NADPH-diaphorase양성 신경세포의 수는 현저히 감소하였으나(P<0.05), c-fos발현 신경세포에는 영향을 미치지 않았다.

이상의 결과로 보아 CFA로 염증성 통증을 유발할 때 통각과민 현상이 나타남을 확인할 수 있었으며, 이때 나타나는 기계적 통각과민의 기전에는 NMDA수용체가, 열 통각과민의 기전에는 NMDA수용체와 NO system이 같이 관여함을 알 수 있었고 NO system은 c-fos의 발현에는 영향을 미치지 않으나, NOS의 활성도 및 c-fos의 발현은 NMDA수용체의 활성에 의존적으로 통각과민의 기전에 관여하는 것으로 생각된다.

[영문]

After an injury to tissue such as the skin, a phenomenon, hyperalgesia develops. Hyperalgesia is characterized by an increase in the magnitude of pain evoked by noxious stimuli. It has been postulated that in the mechanism of hyperalgesia sensitization of central nervous system such as spinal dorsal horn as well as that of peripheral nociceptor is involved. However, the precise mechanism is still unclear. In present study, we investigated the roles of N-methyl-D-aspartate(NMDA) receptor and nitric oxide(NO) in the mechanism of hyperalgesia, and the relations among them and c-fos. lnjection of complete Freund's adjuvant(CFA) into unilateral hindpaw of Sprague-Dawley rat induced inflammation followed by hyperalgesia. Behavioral studies measuring paw withdrawal responses by von Frey filaments and paw withdrawal latencies by radiant heat stimuli, electro-physiological recordings of wide dynamic range(WDR) neurons in the spinal dorsal horn, and stainings of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH)-diaphorase and c-fos immunoreactivity were performed .The effects of MK-801, an NMDA receptor blocker and N**ω -ni1ro-D-arginine(L-NNA), a nitric oxide synthase(NOS) inhibitor were evaluated. The results are summarized as follows:

1. Injection of CFA induced mechanical allodynia, mechanical hyperalgesia and thermal hyperalgesia. And it increased the response of dorsal hors neuronal activity, and increased the number of NADPH-diaphorasepositive neurons and c-fos expression neurons.

2. MK-801 inhibited mechanical hyperalgesia and thermal hyperalgesia induced by CFA. It reduced the increase of spontaneous activity and pinch response of dorsal horn neuron, and reduced the number of NADPH-diaphorase positive neurons and c-fos expression neurons.

3. L-NNA inhibited the thermal hyperalgesia and reduced the number of NADPH-diaphorase positive neurons, but affected neither the dorsal horn neuronal activity nor the number of c-fos expression neurons.

These results suggest that in the mechanism of irlechanical hyperalgesia, NMDA receptor is involved and in that of thermal hyperalgesia both NMDA receptor and NO system are involved. And NO system did not affect the expression of c-fos, but c-fos expression and NOS activity were dependent on the activity of NMDA receptor.