1)
▪교신저자 : 이상룡, 전북 완주군 삼례읍 후정리 490 우석대학교 한의과 대학 경혈학교실 Tel. 063-290-1563, Fax. 063-290-1558, E-mail : [email protected]
본 논문은 BK21 지원 사업에 의해 수행된 것임.
酸素療法이 卵巢摘出로 誘導된 흰쥐의 骨多孔症에 미치는 影響
이태영1․이창현2․이상룡1
우석대학교 한의과대학 경혈학교실1, 우석대학교 한의과대학 해부학교실2
Effects of Hyperbaric Oxygen Therapy on the Ovariectomized Osteoporotic Rats
Tae-Young Lee
1․Chang-Hyun Lee
2․Sang-Ryong Lee
1Dept. of AM-Meridian & Pointology1, Dept. of Anatomy2, College of Oriental Medicine, Woosuk University
Abstract
The purpose of this study was to determine the effect of hyperbaric oxygen therapy on trabecular area and physiological change in the ovariectomized osteoporotic rats.
This experiment was performed to investigate antiosteoporosis effects of hyperbaric oxygen therapy on osteoporosis induced by both ovariectomy in rats. So rats were divided into sham group and OVX group. OVX groups were divided into control, HOT groups.
The ratios of trabecular area seen in epiphysis and diaphysis of tibia and physiological change were as follows.
1. In the epiphysis of tibia, control group showed a significant decrease of 21.4% in comparison with sham group.(P<0.0001) HOT groups showed a signficant increase of 28.5% in comparison with control group.(P<0.05)
2. In the diaphysis of tibia, control group showed a significant decrease of 53% in comparison with sham group.(P<0.0001) HOT group showed a signficant increase of 48.5% in comparison with control group.(P<0.05)
3. In the osteocalcin, control group showed a significant increase in comparison with HOT group was decrease in comparison with control group. But a signficance was not noted
4. In the bone alkaline phosphatase(BALP), control group showed a significant increase in comparison with sham group.(P<0.05) HOT group showed a signficant decrease in comparison with control group.(
P<0.05)
6. In the GOT, control group showed a little increase in comparison with sham group. HOT group showed a decrease in comparison with control group. But a signficance was not noted
7. In the GPT, control group showed a little increase in comparison with sham group. HOT group showed a decrease in comparison with control group. But a signficance was not noted.
These results might suggest that Hyperbaric Oxygen Therapy prevented the decrease of trabecular area and bone mass, activated osteogenesis through osteoblasts proliferation in the ovariectomized osteoporotic rats.
Key Words : Osteoporosis, Hyperbaric oxygen, Bone mineral density, Osteocalcin J. K o r. A M – M erid ia n & P o in to lo g y S o c.
Ⅰ. 緖 論
産業의 發達과 함께 平均 壽命이 增加하면서 노령 인구가 많아 졌으며 이에따라 비례적으 로 骨多孔症 患者도 늘어나고 있는 추세이다.
특히 骨多孔症의 豫防과 治療 및 社會 保健學 的인 관심이 增加되고 있다
5).
骨多孔症은 代謝性 骨疾患으로 骨의 化學的 組成에는 變化가 없고 단위 容積內 骨量의 감 소를 초래하여 경미한 衝擊에도 쉽게 骨折을 일으킬 수 있는 질환이다
1-4,6).
骨多孔症은 원인에 따라 原發性과 續發性으로 나눌 수 있으며 원발성 골다공증은 폐경 후 또 는 노인성으로 발생하는데 고령화 사회가 되면 서 발생빈도가 증가되고 있으나 病因의 發見과 治療에 어려움이 많다
5).
骨多孔症의 發生率은 男性보다 女性이 4 배 이상 높으며 특히 閉經期 以後의 發生 頻度가 현저히 增加한다.
骨多孔症의 病因과 病機는 명확히 알려져 있 지는 않지만 칼슘섭취의 缺乏, 흡연, 慢性的 알 콜섭취, 長期的인 steroid제제의 服用 등을 外 因性因子로 보며 생활태도, 마른체형, 高齡, estrogen 缺乏 등을 內因性 危險 因子로 보고 있다. 특히 이러한 骨多孔症은 閉經期後 또는 卵巢摘出術을 받은 女性에게서 頻度가 높은 것 으로 알려져 있다
21-22,25-31).
骨多孔症은 韓醫學에서 骨痿와 骨痺의 범주에 屬하고
24)《素問․脈要精微論》
34)에서 "腎主骨 骨者 髓之府"라 하여 腎과 骨髓의 관계를 설명 하고 있으며 이러한 논리에 근거하여 骨多孔症 의 치료에 補腎의 治法을 應用하고 있다
57). 이 에 대한 實驗的 接近에는 補肝腎 强筋骨하는 骨碎補
11), 牛膝
12), 杜冲
13), 狗脊
14), 續斷
15), 木瓜
16)
등의 韓藥材를 卵巢摘出로 骨多孔症을 誘導 한 흰쥐에 經口投與함으로써 骨多孔症 誘發抑 制에 效果가 있음을 관찰한 바 있다.
酸素療法은 人爲的으로 大氣壓보다 높은 氣 壓環境을 만들어 그 속에서 환자로 하여금 高 濃度 酸素를 일정 시간 동안 吸入하게 함으로 써 血液 중의 溶解 酸素量을 증가시켜 각종 原
因에 의한 低酸素症을 迅速하게 改善하고자 하 는 療法으로 Sparacia 등은 酸素療法이 骨形成 의 刺戟과 骨吸收의 調節에도 關與함을 보고한 바 있다
27,49-52).
이에 著者는 卵巢를 摘出하여 骨多孔症을 誘 導한 흰쥐에 酸素療法을 施行한 후, 下肢部의 骨端部와 骨幹部의 골소주 面積과 血淸內 호르 몬 및 代謝産物의 含量 變化등을 觀察하여 有 意性있는 結果를 얻었기에 보고하는 바이다.
Ⅱ. 재료 및 방법
1. 材料
1) 실험도구
산소요법에는 의료용 100% 산소와 직경 35cm, 높이 65cm의 밀폐용 철제원통을 사용하 였고 Vision Auto clave 압력계로 압력을 측정 하였다.
3) 실험동물
실험동물은 체중 200-250g 정도의 건강하고 성숙한 Sprague-Dawley계 암컷 흰쥐를 고형 사료와 물을 충분히 공급하면서 실험실 환경에 적응시킨 후 사용하였으며 각 군에 10마리씩 배정하여 3군으로 나누어 30마리를 이용하였 다. 각 군은 개복수술만을 시행한 sham군 (sham operated group), 개복수술을 하여 양측 난소를 제거한 control군, 고압산소요법을 처리 한 HOT군으로 나누었다.
2. 方法
1) 난소의 적출
骨多孔症을 유발시키기 위하여 흰쥐 체중 100g당 0.5ml의 chloral hydrate를 복강내에 주사하여 마취하에서 전복벽의 복정중절개선 을 만들어 개복수술을 하여 양측 난관과 난소 를 봉합사로 결찰한 후에 난소를 제거하였다.
제거후 복정중선을 봉합하고 염증치료를 위하
여 체중 100g당 항생제(지속성 PPS, 대성미생 물연구소) 100㎕를 1일 1회 일주일간 주사하였 다.
2) 산소요법 시행 방법
2군의 실험군 가운데 산소요법에 의하여 처 리한 실험 1군은 산소요법을 매일 철제 원통에 5마리씩 넣어 밀폐시킨 후, 내부를 3기압으로 높여 90분씩 4일간 지속적으로 시행하고 3일 간 휴지기간을 두어 다시 반복하는 방법으로 60일간 시행하였다.
Sham군과 대조군에도 생리식염수를 실험군 의 용량과 유사하게 체중 100g당 400㎕를 경 구투여하였다.
3) 골밀도 측정
각 군은 난소를 적출하기전 정상적인 골밀도 를 측정하기 위하여 각 군의 흰쥐를 마취한 후 골밀도 측정기인 DPX-α(Lunar, USA)를 이용 하여 좌우 하지 부위의 골밀도를 측정하였다.
정상적인 흰쥐의 골밀도를 측정한 후 각 군의 흰쥐 난소를 적출하였다. 난소적출 후 60일 이 후부터 약물과 생리식염액을 주입한 후 다시 하지 부위의 골밀도(bone mineral density)를 측정하여 실험개시 전의 측정치와 비교하였다.
4) 혈액채취 및 조직표본 제작
60일 동안 각각의 군에 약물, 산소요법 및 생 리식염액을 주입한 후 각 군의 흰쥐를 마취하 여서 심장에서 채혈하였다. 혈액은 실온에서 3 시간 방치한 후 3,000 r.p.m에서 15분간 냉장 원심분리기를 이용하여 혈청을 분리하여 호르 몬과 대사산물들을 측정하는데 이용하였다. 조 직표본을 제작하기 위하여 희생시킨 흰쥐를 생 리식염액으로 관류 방혈시킨 후 10% formalin 용액으로 30분간 관류고정시킨 후 좌측 경골의 근위골단과 골간부를 절취하여 12시간 후에 고 정시켰다. 절취한 뼈를 탈회하기 위하여 formic acid-sodium citrate 방법에 의하여 9일간 탈회 한 후 4시간 동안 수도물에 수세하였으며, 통 상적인 조직표본 제작방법에 의하여 파라핀에
포매하고 7㎛ 두께의 longitudinal section과 transverse section을 하여 hematoxylin-eosin (H&E)염색을 시행하여 관찰하였다.
5) 혈청내 호르몬과 대사산물 측정
혈청중 osteocalcin함량 측정은 radioimmu- noassay법에 따라 OSCA test Osteocalcin diagnostic kit(Brahms, 독일)를 사용하여 r-counter(COBRA 5010 Quantumn, 미국)로 측정하였다. Bone alkaline phosphatase의 활 성도는 전기영동에 의한 방법에 의하여 측정하 였다. 혈청중 Ca, P, cholesterol, triglyceride, GOT 및 GPT의 측정은 colorimetry 또는 kinetic UV method에 따라 각각의 kit를 사용 하여 Automatic chemistry analyzer(Hitachi 747, 일본)을 이용하여 측정하였다.
6) 골조직내 골기둥면적을 계측하는 방법 각 군의 조직표본은 31배 광학현미경과 영 상분석기를 이용하여 경골의 골단부와 골간부 의 해면골을 246 x 10
4㎛
2의 면적내에 나타 나는 골기둥의 면적비율로 측정하였다. 각 군 당 35시야를 측정하여 그 평균을 자료로 이용 하였다. 또한 Fig. 13 에서와 같이 각 표본에서 경골 골간부의 중앙에서 종과 횡으로 중심을 지나는 2개의 서로 수직되는 선을 그은 후 피 질골의 두께를 측정하여 골직경으로 나누어 피 질골 비후지수(cortical thickness index)를 아 래의 식에 의하여 구한 후 서로 비교하였다.
Combined cortical thickness : AB + CD AB + CD Cortical thickness index = ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ AD
Ⅲ. 結 果
1. 체중의 변화
난소적출 전과 난소적출 후 60일 이후부터 60
일 동안 산소요법에 의하여 처리한 각 군의 체
중변화를 비교하면 sham군은 196 ± 17g에서 263.9 ± 19.3g으로 34.6%가 증가하였으나 control군은 197.2 ± 13.9g에서 323.3 ± 17g으 로 63.9%가 증가하여 control군이 sham군의 체중 증가보다 현저하였다. HOT군은 226.7 ± 13.6g에서 320.5 ± 13.5g으로 증가하여 41.4%
가 증가하였다. 실험군에서는 모두 control군에 비하여 체중 증가량은 감소하였다.
2. 하지부의 골밀도(bone mineral density) 변화
실험개시전의 골밀도 측정치와 난소를 제거 한 후 60일 이후부터 60일 동안 산소요법 처리 를 병행한 후 하지부의 골밀도 측정치의 변화 를 비교하면 sham군은 실험 개시전에 0.251 ± 0.003g/㎠에서 0.262 ± 0.005g/㎠으로 4.3%가 증가하였으나 control군은 0.249 ± 0.003g/㎠
에서 0.256 ± 0.003g/㎠으로 2.8%가 증가하였 다. HOT군은 0.252 ± 0.003g/㎠에서 0.257 ± 0.003g/㎠으로 1.9%가 증가하였다(표 1).골밀 도의 변화는 HOT군이 대조군에 비하여 감소 하였다(표1).
Table 1. The effects of administration of hyperbaric oxygen therapy on changes of bone mineral density of hind limb of ovariectomized rats.
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Group Changes of BMD(g/
㎠)
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
Sham 0.015 ± 0.002 a)
Control 0.007 ± 0.001
HOT 0.005 ± 0.002
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
a) : Mean ± Standard ErrorSham group : Sham operated and saline administration group
Control group : Ovariectomized and saline administration group
HOT : Ovariectomized and hyperbaric oxygen therapy group
3. 경골 근위 골단부 골소주의 면적비율
경골 근위 골단부 골소주의 면적비율은 sham군은 55.8 ± 1.7%이었으며, control군은 34.4± 0.9%로 control군이 sham군에 비하여 유의한 감소를 보였다(P<0.0001). HOT군은 44.2 ± 3.7%로 sham군보다는 20.8% 감소하였 으나 control군보다는 28.5%의 유의한 증가를 보였다(P<0.05). (표 2)
Table 2. The effects of administration of hyperbaric oxygen therapy on changes of trabecular area % in epiphysis of tibia of ovariectomized rats.
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Group Trabecular Area(%)
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
Sham 55.8 ± 1.7a)
Control 34.4 ± 0.9###
HOT 44.2 ± 3.7*
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
## : Significantly different from the sham group, with P<0.0001
* : Significantly different from the control group, with P<0.05
Other legends are the same in Table 1.
4. 경골 근위 골간부 골소주의 면적비율
경골 근위 골간부 골소주의 면적비율은 sham군은 48.3 ± 2.6% 이었으며 control군은 22.7 ± 1.5%로 control군이 sham군에 비하여 53%의 유의한 감소를 보였다(P<0.0001). HOT 군은 33.7± 3.9%로 sham군보다는 30.2% 감소 하였으나 control 군보다는 48.5%의 유의한 증 가를 보였다(P<0.05). (표 3)
5. 경골 골간부 피질골 비후지수
경골 골간부의 중앙에서 측정한 피질골 비후
지수는 sham군에서는 0.382 ± 0.017였으나
control군에서는 0.325 ± 0.019로 sham군보다
감소하였다. HOT군에서는 0.363 ± 0.02로
Table 3. The effects of administration of hyperbaric oxygen therapy on changes of trabecular area % in diaphysis of tibia of ovariectomized rats.
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Group Trabecular Area(%)
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
Sham 48.3 ± 2.6a)
Control 22.7 ± 1.5###
HOT 33.7 ± 3.9*
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
### : Significantly different from the sham group, with P<0.0001
# : Significantly different from the control group, with P<0.001
* : Significantly different from the control group, with P<0.05
Other legends are the same in Table 1.
Table 4. The effects of administration of hyperbaric oxygen therapy on changes of the cortical thickness index in tibia of ovariectomized rats.
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Group Cortical Thickness Indexꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
Sham 0.382 ± 0.017a) Control 0.325 ± 0.019
HOT 0.363 ± 0.02
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Legends are the same in Table 1.Table 5. The effects of administration of hyperbaric oxygen therapy on changes of serum osteocalcin, bone alkaline phosphatase(BALP), calcium and phosphorus of ovariectomized rats.
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Parameter Osteocalcin BALP Calcium Phosphorus Group (ng/㎖) (IU/ℓ) (㎎/㎗) (㎎/㎗)ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
Sham 2.7±0.11 30.1±3.9 10.5±0.3 5.9±0.3a) Control 3.48±0.16** 43.6±2.1* 9.9±0.1 6.1±0.2 HOT 3.1±0.16 34.1±3.4* 9.3±0.3 4.9±0.1*ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Legends are the same in Table 1.Table 6. The effects of administration of hyperbaric oxygen therapy on changes of serum cholesterol, triglyceride, GOT and GPT of ovariectomized rats.
ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Parameter Cholesterol Triglyceride GOT GPT Group (㎎/㎗) (㎎/㎗) ( IU/ℓ) ( IU/ℓ)ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
Sham 79.8±7.3 125.7±9.8 235.3±37.2 73.2±4.9 Control 100.1±6.8 159.5±25.9 240.8±4.7 80.5±5.8 HOT 9.3±0.3 77.2±40.6 235.2±34.5 55.2±8.8ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Legends are the same in Table 1.control군 보다는 증가하였다.(표 4)
6. 혈청내 호르몬과 대사산물의 변화
1) 혈청내 osteocalcin의 함량은 sham군이 2.7 ± 0.11 ng/㎖, control군이 3.48 ± 0.16 ng/㎖로 control군이 sham군에 비하여 유의한 증가를 보였다(P<0.01). HOT군은 3.1 ± 0.16 ng/㎖로 control군에 비하여 혈청중 osteocalcin 의 함량은 감소하였으나 유의성은 인정되지 않 았다.(표5)
2) 혈청내 bone alkaline phosphatase의 함량 은 sham군이 30.1 ± 3.9 IU/L이었으며 control군은 43.6 ± 2.1 IU/L로 control군이 sham군에 비하여 유의한 증가를 보였으며 (P<0.05), HOT군은 34.1 ± 3.4 IU/L로 control군에 비하여 유의한 감소를 보였다 (P<0.05). (표 5)
3) 혈청내 calcium의 함량은 sham군이 10.5
± 0.3 ㎎/㎗, control군이 9.9 ± 0.1 ㎎/㎗
,HOT군은 9.3 ± 0.3 ㎎/㎗로 sham군과 control군간에는 차이가 없었으며, 실험군과 control군간에도 큰 차이가 없었다.(표 5) 4) 혈청내 phosphorus의 함량은 sham군이 5.9 ± 0.3 ㎎/㎗, control군이 6.1 ± 0.2 ㎎/㎗, HOT군은 4.9 ± 0.1 ㎎/㎗로 control군에 비하 여 감소하는 경향을 보였다.(표 5)
5) 혈청내 cholesterol의 함량은 sham 군이 79.8 ± 7.3 ㎎/㎗, control군이 100.1 ± 6.8
㎎/㎗, HOT군은 9.3 ± 0.3 ㎎/㎗이었다.(표 6)
6) 혈청내 triglyceride의 함량은 sham군이 125.7 ± 9.8 ㎎/㎗, control군이 159.5 ± 25.9 ㎎/㎗, HOT군이 177.2 ± 40.6 ㎎/㎗이었 다.(표 6)
7) 혈청내 GOT 함량은 sham군이 235.3 ± 37.2 IU/L, control군이 240.8± 4.7 IU/L, HOT군은 235.2 ± 34.5 IU/L로 control군에 비하여 감소하는 경향을 보였다.(표 6)
8) 혈청내 GPT 측정은 sham군이 73.2 ± 4.9 IU/L, control군이 80.5 ± 5.8 IU/L, HOT군은 55.2 ± 8.8 IU/L로 control군에 비하여 감소하 는 경향을 보였다.(표 6)
Ⅳ. 考 察
骨多孔症은 骨粗鬆症이라고도 불리는 代謝性 骨疾患으로 高齡人口가 많아지는 社會에서 頻 發하는 退行性 疾患 가운데 하나이다.
뼈를 형성하는 骨基質과 無機質의 持續的인 損失에 따른 骨量의 全般的인 減少로 發生되는 것으로 骨皮質은 얇아지고 骨小柱는 수량과 크 기가 감소되며 臨床的으로는 疼痛, 骨折 및 變 形 등이 발생된다.
특히 老人層에서는 경미한 外傷에도 脊椎, 大 腿骨의 경부 및 대전자 부위와 요골 원위부 골 절이 자주 발생한다
6-8, 29, 30).
이러한 骨多孔症은 골의 재형성 과정에서 골 흡수와 골형성간의 불균형으로 인해 일정한 骨 量이 유지되지 못할 때 발생하는데, 유발인자 로는 閉經, 體格矮小, 寡少體重, Ca 攝取不足, 運動不足, 非經産, 胃腸切除, steroid劑 過用, 血液凝固防止制 長期使用, 甲狀腺機能亢進症의 旣往歷, 吸煙, 飮酒 등이 있으며 가장 뚜렷한 危險 因子群은 閉經後 女性, 특히 分娩經驗이 없는 女性이라고 할 수 있다
21,22,25-31).
현재 骨多孔症 治療에 사용되고 있는 estrogen, 活性 vitamin D, calcitonin, 칼슘제 제 등은 豫防的 차원의 治療劑로서 藥物의 投 與方法, 用量 및 期間에 따라서 여러 가지 부작 용을 招來할 수 있으므로 이를 補完할 수 있는 治療法의 개발이 필요하다
21,26).
韓醫學的인 觀點에서 骨多孔症은 骨痿나 骨痺 의 범주에서 이해할 수 있는데
3,30), 《素問․痿 論編》
34)에서 “骨痿爲痿症之一也 腰背痠軟 不 能直立 下肢萎弱無力 面色暗黑 齒牙乾枯 因大 熱陰液灼傷或久過勞 腎精虧損 腎火之亢盛 骨 枯槁 髓液減少之所致也”라 하고 《素問․逆調 論》
34)에서 “太陽氣衰 腎脂枯不長 一水不能勝 兩火 腎者水也 而生於骨 腎不生 則髓不能滿 故 寒甚至骨也 所以不能凍慄者...病名曰骨痺”라 하였다.
骨多孔症의 증상은 骨部의 病變으로서 《素 問․六節藏象論》
34)의 “其充在骨”과 《素問․
宣明五氣》
34)의 “腎主骨”이라는 理論에 根據하 여 骨의 生長, 發育, 强弱, 退化는 腎의 機能과 밀접한 관계가 있다고 본다.
《素問․脈要精微論》
33,34)에서는 “骨者 髓之 府 不能久立行卽振掉骨將憊矣. 髓者骨之充也 骨爲髓之臧 髓者飮食五味之實秀也 髓虛卽骨虛 勢所必至矣” 라 하여 骨이 骨髓를 貯藏하고 骨 髓는 骨을 滋養한다고 하였다
24).
또한 腎과 骨 및 骨髓의 關係에 대하여 《東 醫寶鑑․外形篇》
36)에서 “內經曰腎主骨又曰腎 之合也. 少陰者冬脈也 伏行而濡骨髓者也”라 하 였고 《素問․陰陽應象大論》
34)에서 “腎生骨髓 髓生肝 腎主耳 其在天爲寒 在地爲水 在體爲骨 在臟爲腎”이라 하여 腎이 骨과 骨髓와 밀접한 關係가 있고 髓는 腎에 所藏된 精氣가 變化하 여 生成되어서 骨腔을 充塡하는 바, 髓가 虛하 면 骨도 역시 虛해지며 髓는 骨格을 滋養하므 로 骨格의 生長과 機能은 腎氣의 盛衰에 따라 決定된다고 하였다
32).
津液과 骨과의 관계에 대하여 《靈樞․五癃津
液別》
35)에서는 “五穀之津液 化合而爲膏者 內
滲入於骨空 補益腦髓, 而下流于陰股”라 하여
人體에 吸收된 五穀의 津液은 和合되어 濃厚한
膏가 되어 骨髓를 養하고 骨格을 滋潤하게 된
다고 하였고
42)《靈樞․決氣篇》
35)에서는 “穀
入氣滿 淖澤注於骨 骨屬屈伸 淺澤補益腦髓 皮
膚潤澤 是液”이라 하여 液이 骨에 注入되고 腦
髓를 補充榮養한다고 하였다. 그리하여 柳 등
은 液의 作用面을 塡精補髓 滑利關節 濡潤孔竅
滋潤皮膚로 보았다
39,40,42).
津液과 氣에 대하여 《素問․經脈別論》
34)에 서 “飮入于胃 游溢精氣 上輸于脾 脾氣散精 上 歸于肺 通調水道 下輸膀光 水精四布”라 하여 津液은 中焦의 作用에 의하여 生成되고 脾 肺 腎이 중심이 되어 三焦氣機의 氣化作用에 의해 서 吸收 轉輸 散布 排泄된다고 하였다
42-44).
《素問․六節藏象論》
34)에서는 “天食人以五氣 地食人以五味 五氣入鼻 藏於心肺 上使五色修 明 音聲能彰 五味入口 藏於腸胃 味有所藏 以養 五氣 氣和而生 津液相成 神及自生”라 하여 津 液이 코로 흡입되는 五氣와 입으로 들어가는 五味에 의하여 발생된다고 하였다
43-44).
人體의 氣는 부모에게서 받은 先天의 精氣, 飮 食物의 穀氣, 자연계에 존재하는 淸氣에서 來 源하여 氣의 生成이 肺 脾 腎 三臟의 生理機能 과 密接한 關係가 있음을 알 수 있다
39,43-45). 肺 와 腎의 側面에서 보면 肺의 肅降과 腎主納氣 의 機能을 强化하여 呼吸을 輕柔深長하게 하면 吸入된 天地의 精氣와 腎의 先天之精氣와 合하 여 人體의 眞元之氣를 化生하여 인체 內部의 精氣를 迅速하게 强化시키고 이를 腎에 貯藏한 다고 하였다
32,38,45). 또한 肺爲氣之主 腎爲氣之 根라 하여 비록 肺가 呼吸機能을 主管하나 腎 氣와 密接한 關係가 있어 腎氣가 充足되어야만 腎主納氣의 機能이 원활하게 되어 呼吸之氣를 納入할 수 있다. 이러한 理論에 根據하여 《千 金要方》
55)에서는 “腎病 其色黑 其氣虛弱 呼吸 少氣”라 하여 腎의 精氣가 不足하게 되면 氣不 納氣 氣不歸根에 관련된 증상이 나타난다고 하
였다
37,43-45). 위와 같이 肺의 肅降機能에 의하여
淸氣의 吸入이 圓滑히 되면 腎氣를 充滿히 해 주고 또한 腎氣의 充足은 納氣의 機能을 强化 시켜준다.
人體의 淸氣는 人體로 吸入되어 宗氣를 形成 하는데 이는《靈樞․邪客編》
35)에서 “五穀入於 胃也 其糟粕津液宗氣 分爲三隧 故宗氣積於胸 中”이라 했고 《靈樞․五味》
35)에서는 “穀始入 於胃... 其大氣之搏而不行者 積於胸中 命曰氣海 出於肺 循喉咽 故呼則出 吸則入”이라 하여 水 穀의 精微로서 胸部 흘러가서 肺가 받아들인
大氣와 결합하여 胸部의 중앙에 쌓이는 氣를 宗氣라고 하였다
43-45). 또한 《靈樞․邪客》
35)에서는 “宗氣積於胸中 出於喉嚨 以貫心脈 而行 呼吸焉”이라 하고 《靈樞․五味》
35)에서는 “穀 始入於胃... 出於肺 循喉咽 故呼則出 吸則入”이 라 했고, 《類經․針刺類》
47)에서 “大氣 留於 上下之氣海 其下者 畜於丹田...其上者 積於胸 中 出於息道而爲呼吸”이라 했고 《靈樞․刺節 眞邪》
35)에서는 “宗氣留於海 其下者 注於氣街 其上者 走於息道 故厥在於足 宗氣不下 脈中之 血 凝而留止”라 하여 宗氣가 言語 聲音 呼吸의 强弱과 有關하고 또한 呼吸之氣를 아래로 氣街 (丹田)까지 이르게 하고 心脈을 貫通하여 氣血 의 運行을 主管한다고 하였다
40,43-45).
이러한 理論에 根據하여서 骨은 髓之府이고 髓는 腎에서 生成되니 骨格의 生長과 機能이 腎氣의 盛衰에 따라 決定되고 穀食의 五味와 天空의 五氣에 의하여 生成된 液은 塡精補髓하 고 滋潤骨格하게 된다. 또한 天地의 精氣와 腎 의 先天之精氣가 合하여 人體의 眞元之氣를 化 生하는데 이는 腎의 納氣機能과 함께 肺의 肅 降機能이 作用을 하게 되는데 肺의 肅降機能은 先天의 精氣와 穀氣 그리고 自然界의 淸氣로 이루어진 宗氣에 의존하게 된다. 이러한 宗氣 는 呼吸의 强弱을 調節하면서 아래로 氣街(丹 田)까지 끌고 내려가고 心脈을 貫通하여 氣血 의 運行을 主管한다. 여기에서 自然界의 淸氣 가 津液을 形成하고 宗氣의 한 요소로 人體內 에서 중요한 부분임을 알 수 있다
24,32-35,37-40,42-47)
.
酸素療法은 人爲的으로 大氣壓 보다 더 높은
氣壓 環境을 만들어 그 속에서 患者로 하여금
高濃度 高壓 酸素를 계속해서 吸入하게 함으로
서 血液 中의 溶解 酸素量을 증가시켜 각종 原
因에 의한 低酸素症을 신속하게 改善하고자 하
는 治療法이다. 1956년 和蘭의 Boerma敎授가
3氣壓 100% 高壓 酸素下에서는 嫌氣性 感染
및 一酸化炭素中毒症을 治療하고 心臟手術의
成功을 높일 수 있다고 발표한 이래 많은 發展
을 거듭하여 1979년 미국 潛水醫學會에서는
適用이 가능한 疾患을 4개의 category로 分類
하여 發表하였다. 이 중에서 治療效果에 의심 이 없는 category-1에 屬하는 질환으로는 방사 선괴사, 減壓病, 一酸化炭素 中毒症(급성), 가스 괴저, 가스 塞栓症, 骨髓炎(不應性), 組織壞死, 外傷性 虛血을 동반한 挫傷, 皮膚移植術, 不應 性 진균감염증, Cyanide 中毒症(急性), 腦浮腫 (急性), 裂傷, 大量出血에 의한 貧血등이 屬한 다
19-20).
酸素療法과 骨의 關係를 살펴보면 Sparacia 등은 酸素療法의 施行이 休止 狀態에 있는 骨 形成 細胞를 다시 활동하도록 刺戟한다고 하였 고 骨基質의 95%를 차지하며 뼈의 중요한 구 조 단백질인 collagen의 生成을 刺戟하는데 이 는 酸素療法이 骨牙細胞의 fibroblast 增殖을 刺戟함으로써 이루어진다
27,49,52). 또한 破骨細 胞의 活動을 調節하고
51), 骨內로 들어가는 血 管의 新生을 刺戟하고 血流의 量을 增加 시켜 주어 骨生成에 필요한 營養을 供給한다
48,50). 最近 臨床에서 使用되는 骨多孔症의 일반적인 治療는 痛症을 비롯한 臨床症狀의 호전과 골량 감소 저지 또는 골량의 증가로 골절빈도를 저 하시킴에 목적이 있으므로 약물요법에 한가지 에만 의존하기보다는 다양한 치료모델이 요구 되고 있다.
이에 著者는 高壓 酸素療法이 骨多孔症의 抑 制 및 改善에 효과가 있을 것으로 思料되어 卵 巢를 摘出한 흰쥐를 매일 3기압 하의 高壓酸素 裝置에서 90분씩 4일간 지속적으로 시행한 후 3일간 휴지기간을 두고 다시 반복하는 방법으 로 60일간 시행하였다.
實驗群은 개복수술만을 시행한 sham군, 개복 수술을 통하여 양측난소를 제거하고 생리식염 수 경구 투여한 control군, 개복수술을 통하여 양측난소를 제거하고 高壓酸素 療法만을 시행 한 HOT군으로 정하여 60일 동안의 體重變化, 脛骨의 骨端部 및 骨幹部의 골소주 面積減少比 率을 31배 광학 현미경과 영상분석기를 이용하 여 비교하였고 각 표본에서 脛骨 骨幹部의 中 央에서 縱과 橫으로 중심을 지나는 2개의 서로 수직되는 선을 그은 후 皮質骨의 두께를 측정 하여 골직경으로 나누어 피질골 비후지수
(cortical thickness index)를 비교하였다. 또한 혈청중 osteocalcin함량, bone alkaline phosphatase의 활성도, Ca, P, cholesterol, triglyceride를 측정하고 장기간의 고압 산소요 법의 시행으로 간장에 미치는 영향을 살피기 위하여 GOT 및 GPT도 측정하였다.
체중의 변화는 control군이 sham군에 비하여 증가하였고 control군과 실험군에 비하여 증가 하였으나 유의성은 없었다. Kalu
30,53)의 보고에 의하면 난소를 적출한 흰쥐의 체중은 증가하였 고 estrogen의 투여로 체중증가가 억제된다고 하였다. 그러나 본 실험에서는 고압 산소요법 이 체중증가 억제에 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.
하지부의 골밀도(bone mineral density) 변화 는 실험군 모두 유의성은 발견되지 않았다.
경골 근위 골단부 골소주의 면적비율을 살표 보면 control군이 sham군 보다 21.4%의 감소 를 나타내어 통계적으로 유의한 감소를 보였다 (P<0.0001). HOT군은 sham군보다는 20.8%
감소하였으나 control군보다는 28.5%가 증가 하여 유의한 증가를 보였다(P<0.05). 위와 같이 세가지 실험 모두에서 유의성 있는 증가를 보 임으로써 골소주 면적 감소억제에 효과가 있음 을 알 수 있었다.(표2)
경골 근위 골간부 골소주의 면적비율을 살펴 보면 control군이 sham군에 비하여 53%가 감 소하여 유의한 감소를 보였다(P<0.0001). HOT 군은 sham군보다는 30.2% 감소하였으나 control 군보다는 48.5%가 증가하여 유의한 증 가를 보였다(P<0.05). 위와 같이 세가지 실험 모두에서 유의성 있는 증가를 보임으로써 골소 주 면적 감소억제에 효과가 있음을 알수 있었 다.(표3)
경골 골간부 피질골 비후지수를 살펴보면 control군이 sham군 보다 0.057 감소하였다.
HOT군에서는 control군보다는 모두 증가하였 다.(표4)
혈청내 osteocalcin의 함량은 control군이
sham군에 비하여 유의한 증가를 보였다
(P<0.01). HOT군은 control군에 비하여 혈청
중 osteocalcin의 함량은 감소하였으나 유의성 은 인정되지 않았다. 그러나 sham군에 비하여 HOT군에서 증가를 나타내었다. 姜
11-15)등은 osteocalcin이 골 재형성시 골아세포에서 형성 되어 칼슘과 결합하는 vitamine-K 의존성 α -carboxyglutamic acid 단백질이라고 하였다.
26)또한 혈청중의 osteocalcin의 농도가 높아지는 것은 골 재형성 즉 골의 흡수와 생성이 더욱 활 발이 일어나는 것이고 이는 골 손실이 더욱 활 발이 발생함을 의미하기 때문에 이는 병의 활 동성과 골 손실율을 예상하는 지표로서 활용한 다고 하였다
28). 韓
25)등에 의하면의 osteocalcin 은 폐경 후에는 증가하나 estrogen 투여치료 후에 오히려 감소하여 정상에 가까워진다고 하 였고 이는 estrogen이 골흡수 호르몬에 길항작 용을 할 뿐만아니라 골량 형성을 촉진하기 때
문이다
26,31). 또한 Nancy
28)는 閉經 初에 증가하
여 거의 대부분이 閉經前의 수준으로 돌아가지 않아서 餘生을 높은 함량으로 지내야한다고 하 였다.
혈청내 bone alkaline phosphatase(BALP)의 함량은 control군이 sham군에 비하여 유의한 증가를 보였으며(P<0.05), HOT군은 control군 에 비하여 유의한 감소를 보였다(P<0.05).
BALP는 골아세포에 존재하여 골형성이 활발 히 진행될 때 의미 있게 증가하고 骨疾患時에 자주 혈액지표로서 사용되어 진다. 그래서 BALP의 증가는 골형성의 증가를 의미함과 동 시에 골흡수의 증가를 의미하므로 골흡수와 골 형성이 정상 수준에 이르는 것이 가장 의미 있 는 수치라 볼 수 있다. BALP는 閉經初期에 약 두배가 증가하여 수년 동안 상승치를 유지하다 가 다시 감소된다고 하였다
11-15,28). 본 실험연구 에서는 HOT군에서 유의성 있는 감소가 인정 되어지고 거의 sham군과 수치가 같아짐을 볼 수 있다
50,51).(표5)
혈청내 calcium의 함량은 sham군과 control 군간에는 차이가 없었으며 실험군과 control군 간에는 큰 차이가 없었다.(표5)
혈청내 phosphorus의 함량은 control군이 sham군에 비하여 소량의 증가를 보였고 HOT
군에서는 control군에 비하여 유의성 있는 감소 를 보였다.(표5)
혈청내 cholesterol의 함량은 control군이 sham군에 비하여 증가를 보였고 HOT군에서 는 감소하였으나 모두 유의성은 인정되지 않았 다.(표6)
혈청내 triglyceride의 함량은 control군이 sham군에 비하여 증가를 보였고 HOT군은 control군 보다 증가되었으나 모두 유의성은 인 정되지 않았다.(표6)
혈청 GOT, GPT는 간장과 심장에 다량 분포 하여 간세포손상시 혈청중의 농도가 현저히 상 승하므로 그 활성도는 간계질환의 지표가 된 다. GPT는 간세포손상시 특이하게 상승하므로 간세포의 손상에 의한 상관성이 GOT보다 높 고 GOT는 심근경색이나 근육질환의 경우에도 상승한다
30,54).
혈청내 GOT 함량은 control군이 sham군에 비하여 증가를 보였고 HOT 군에서는 control 군에 비하여 감소하는 경향을 보였다. 本 實驗 硏究 結果를 보면 HOT군에서 현저한 감소를 보여 고압산소요법이 간기능 개선에 유의성 있 는 효과가 있음을 알 수 있었다.(표6)
Ⅴ. 結 論
高壓 酸素療法의 施行이 骨多孔症에서 骨吸收 進行抑制, 骨形成의 促進을 통한 治療效果를 알아보기 위하여 卵巢 摘出을 施行한 흰쥐에게 행한 후 bone mineral density, 脛骨의 骨端部 와 骨幹部의 골소주 면적변화, 血淸內 호르몬 과 代謝産物의 變化등을 관찰한 바 다음과 같 은 유의성 있는 결과를 얻었다.
1. 하지부의 골밀도(bone mineral density)는 control군이 sham군보다 감소하였고, HOT 군은 control군에 비하여 감소하였다.
2. 경골 근위 골단부 골소주의 면적비율을 살
표보면 control군이 sham군보다 21.4%의
감소를 나타내어 통계적으로 유의한 감소
를 보였다(P<0.0001). HOT군은 control군
보다는 28.5% 증가하여 통계적으로 유의 한 증가를 보였다(P<0.05).
3. 경골 근위 골간부 골소주의 면적비율을 살 펴보면 control군이 sham군에 비하여 53%
가 감소하여 유의한 감소를 보였다 (P<0.0001). HOT군은 control군 보다는 48.5% 증가하여 통계적으로 유의한 증가 를 보였다( P<0.05).
4. 혈청내 osteocalcin의 함량은 control군이 sham군에 비하여 유의한 증가를 보였다 (P<0.01). HOT군은 control군에 비하여 혈 청중 osteocalcin의 함량은 감소하였으나 유의성은 인정되지 않았다.
5. 혈청내 bone alkaline phosphatase(BALP) 의 함량은 control군이 sham군에 비하여 유의한 증가를 보였으며(P<0.05), HOT군 은 control군에 비하여 유의한 감소를 보였 다(P<0.05).
6. 혈청내 GOT 함량은 control군이 sham군에 비하여 증가를 보였고 HOT군에서는 control군에 비하여 감소하는 경향을 보였 다.
7. 혈청내 GPT 함량은 control군이 sham군 에 비하여 증가를 보였고 HOT군에서는 control군에 비하여 감소를 보였다.
이상의 실험결과로 난소를 적출한 흰쥐에 대하 여 고압산소요법의 시행은 뼈의 골소주 면적 감 소를 억제하고 골흡수를 방지하며 골아세포의 활동을 자극하여 골형성을 유도함으로써 폐경후 여성의 estrogen결핍에 의한 骨多孔症의 예방 및 치료에 응용될 수 있을 것으로 사료된다.
參考文獻
