신생아 호흡곤란 증후군에서 perfluorocarbon과 폐계면활성제의 병용 투여 효과

Abstract

[한글]

폐계면활성제와 perfluorocarbon(PFC)에 의한 액체 환기 요법은 둘다 신생아 호흡곤란 증후군에서 효과적인 치료법으로 연구되어 왔으나 호흡 상태를 개선시키는 기전은 약간 차이가 있다. 폐계면활성제의 주된 작용은 표면장력을 감소시켜 폐포의 허탈을 방지함으로써 폐포의 안정성을 유지하는 것이다. PFC는 산소 운반 능력이 높고 대량 확장에 의해 허탈된 폐를 동원(recruitment)하며 그 자체가 폐계면활성제보다는 덜하나 표면장력 감소작용을 가지고 있다. 저자는 신생아 호흡 곤란 증후군에서 폐계면활성제와 PFC의 상호작용과 병용 투여가 단독 투여에 비하여 효파적인지 알아보기 위하여 본 연구를 시행하였다.

In vitro 연구에서는 pulsating bubble surfactometer를 이용하여 폐계면활성제와 PFC 혼합시의 1분 및 5분의 최소 및 최대 표면 장력, 표면장력-면적 곡선, 표면흡착도 및 압축도를 측정하여 표면장력 감소작용에 대한 영향을 알아보고, in vivo 연구에서는 미숙 토끼 태자에서 폐계면활성제와 PFC병용 투여시의 압력-용적 곡선과 병리학적 소견을 비교 분석하였다.

In vitro 연구에서 Surfacten(R)(Surf)과 pefluorooctyl bromide(PFOB) 혼합물의 Surf 농도 2.5 및 1.25 mg phospholipid(PL)/ml 에서 Surf+PFOB의 최소 표면장력은 Surf에 비해 유의하게 낮았고, 표면장력-면적 곡선은 잘 유지되었다. Newfactan(R)(Newf)과 perfluorodecalin(R)(PFD)의 혼합물(Newf+PFD)의 Newf 1.25 mgPL/ml 에서 Newf+PFD의 최소 및

최대 표면장력은 Newf에 비해 유의하게 높았다. Newf 2.5 mgPL/ml에서 Newf+PFD의 최소 및 최대 표면 장력은 Newf와 차이가 없었다. Newf 2.5mgPL/ml 에서 5분 pulsation시 Newf+PFD의 표면장력-면적 곡선은 Newf와 비슷하게 잘 유지되었다. Newf 1.25 및 2.5 mgPL/ml 에서 Newf+PFB의 1초후의 표면흡착도는 Newf와 비슷하게 잘 유지되었다. Newf 1.25mgPL/ml 에서 Newf+PFD의 압축도는 1분 및 5분에서 0.02 cm/dyne 이상, Newf 2.5 mgPL/ml 에서 Newf+PFD의 압축도는 1분 0.041 cm/dyne 이었으나 5분에는 0.015 cm/dyne으로 회복되었다.

In vivo 실험에서는 6마리의 임신 토끼들로부터 출산된 미숙 토끼 태자 40례를 4군에 배정하였다. 각군의 재태주령은 모두 27일 이었고 출생시체중은 Newf+PFD군(n=10) 37.0±4.6g, Newf군(n=10) 35.0±4.7g, PFD군(n=10) 37.4±4.9g, saline군(n=10) 36.0±2.9g 으로 비슷하였다. Newf+PFD, Newf및 PFD군은 가압시와 감압시 폐의 확장이 saline군에 비해 유의하게 증가되었다. Newf+PFD군은 최대 30 cmH^^20 가압후 감압 시작 직전의 토끼 태자 폐 용적이 92±11 ml/kg로 Newf군(87±21 ml/kg), PFD군(81±17ml/kg) 및 saline군(59

±35 mykg)에 비해 의미 있게 높았고(p<0.05), 5cmH^^2O 압력에서도 58±9 ml/kg로 Newf군(52±18 ml/kg), PFD군(42±6m1/kg) 및 saline군(35±23 ml/kg)에 비해 의미 있게 높았다(p<0.05), 조직학적 소견상 saline군은 폐엽내 및 외부의 폐 확장이 불균등하고, 공기교환단위의 벽이 비후되어 있고, 단백양의 삼출액과 출혈 및 유리질막이 자주 관찰되었다. Newf+PFD군, PFD군, Newf군의 조직 소견은 공기 교환단위의 벽이 얇고 비교적 골고루 폐 확장이 관찰되었고 괴사 조직이나 유리질막등은 관찰되지 않았다. Image analyzer를 이용하여 전체 폐 면적에 대한 공기로 확장된 부위를 측정한 결과 Newf+PFD군의 확장된 폐부분의 비는 65.4±7.4%로 Newf군(52.5±8.1%), PFD군(48.6±5.1%) 및 saline군(18.4±3.1%)에 비해 유의하게 높았다(p<0.01).

본 연구로부터 in vitro 실험에서는 인공 폐계면활성제와 perfluorocarbon의 혼합시 perfluorocarbon에 의하여 폐계면활성제의 표면장력 감소작용이 방해되지 않았고, in vitro 실험에서는 인공 폐계면활성제와 perfluorocarbon의 혼합시 미숙 토끼 태자 폐의 압력-

용적 곡선이 호전되고 조직학적 소견과 폐확장이 개선됨이 관찰되었다. 따라서 신생아 호흡곤란증후군의 치료시인공 폐계면활성제와 액체환기요법의 병용치료는 각각의 단독투여보다 효과적인 것으로 생각된다.

[영문]

Both surfactant replacement therapy and liquid ventilation by

perfluorocarbon(PFC) have been extensively studied in trreatment of neonatal respiratory distress syndrome(RDS). However, the mechanisms to improve pulmonary function are different; the main action of surfcant is to stabilize alveoli by reeducing surface tension, while that of PFC is to carry hogh oxygen, to recuit

alveoli by bulk distension and to hae low surface tension. Therefore, we hypothesized that the combined treatment of surfactant and PFC would reeduce in vitro surface tension and thereby improve pulmonary function in animal models of RDS.

In vitro surface tension (ST) of a surfactant-PFC mixture was measured by a pulsating bubble surfactometer and compared to surfactant alone. To assess the biologic astivity of the surfactant-PFC mixture, we used the preterm rabbits as a model for the study of pressure-volume relationship.

In preliminary study, the minimum ST of a mixture of Surfacten^^ⓡ -perfluorooctyl bromide(Surf+PFOB) was significantly lower than Surfalone. The area-surface tension diagram of Surf+PFOB and Surf showed a definite hysteresis. In

studies using a mixture of Newfactan^^ⓡ(PFD), the minimum and maximum ST of Newf+PFD were higher than those of Newf at a low Newf concentration, however, the minimum and maximum ST of Newf+PFD were similar at a high Newf concentration. The area-surface tension diagram of Newf+PFD and Newf showed definite hysteresis at all Newf concentrations. In animal study, the mean lung volume of preterm rabbitts administered with Newf+PFD(n=10) was significantly higher than those rabbits reated with Newf(n=10), PFD(n=10) and saline(n=10) at 30 and 5 cmH^^2 O deflating pressure(p<0.05). The overall aerated area ratio(expanded area of lung/total area of lung) was significantly higher in the Newf+PFD group than in the Newf, PFD and saline group(P<0.05).

In conclusion, in vitro study showed that the addition of PFC to a surfactant did not inhibit the surface-active properties of the surfactant. In animal experiment, combined treatment with surfactant and PFC showed a significant pressure-volume curve and lung expansion than survactant alone and PFC alone in the RDS model of preterm rabbitts. Therefore, we speculated that combined treatment with surfactant replacement therapy and liquid ventilation may be effective in the treatment of RDS.