파열된 전방 십자인대 잔류 조직 내 기계적 수용기

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서 론

슬관절의 전방 십자인대 손상은 근래 진단 및 수술방법 등의 발전에 힘입어 술 후 만족할 만한 결과를 보이고 있 다. 그러나 재건술을 통해 전방 십자인대의 기계적 안정 성을 복원하였음에도 불구하고, 실제 스포츠 활동 등의 기능적 결과와는 일치하지 않는 경우들을 경험하게 된다.

그 원인에 대하여 관절내 고유수용감각(proprioception)

기능의 회복여부와 관련이 있을 것이라는 의견이 있고¹⁰⁾ 여러 저자들^7,10)은 전방 십자인대 재건술 후 임상적 결과 가 기계적 안정성의 회복 뿐 아니라 인대의 고유수용감각 의 회복 정도와 관련이 있을 것으로 추정하고 있다.

이러한 고유수용감각은 관절의 위치나 움직임이 중추 신경계에 전달되면, 근 신경계의 되먹임 기전(feedback mechanism)에 의해 관절의 반응을 유도하는 것으로 관

파열된 전방 십자인대 잔류 조직 내 기계적 수용기

이병일․민경대․윤은수․김준범․최형석․이동화^*

순천향대학교 의과대학 정형외과학교실, 병리학교실*

Mechanoreceptors in the Remnants of Ruptured Anterior Cruciate Ligaments in Human Knees

Byung-Ill Lee, M.D., Kyung-Dae Min, M.D., Eun-Soo Yoon, M.D., Jun-Bum Kim, M.D., Hyung-Suk Choi, M.D., and Dong-Hwa Lee, M.D.*

Departments of Orthopedic Surgery and Pathology*, Soonchunhyang University Hospital, Seoul, Korea P u rp o s e : This study was performed to identify the presence of mechanoreceptors in the tibial rem nants of injured anterior cruciate ligam ents (ACLs) in hum an knees by im m unohistochem istry.

M a te ria ls a n d M e th o d s : Twenty-one specimens of tibial remnants of ACLs from patients with ACL ruptures w ere obtained during arthroscopic ACL reconstruction procedures. As a control, tw o norm al ACL specim ens w ere taken from healthy m en at the tim e of traum atic above the knee am putations. The ACL specim ens w ere serially frozen-sectioned at a thickness of 40μm . The average num ber of sections from each specim en w as 71.5 (total 1,502) in the rem nant group and 132 (total 264) in the control group. Im m unohistochem ical staining w as used for detection of the neural elem ents. The m echanoreceptors were identified under a light m icroscope and their locations and am ounts w ere recorded. An independent sam ple t-test w as used for analysis.

R e s u lts : In the remnants of the ACLs, ten mechanoreceptors were identified in 7 (33.3%) out of 21 cases. Nineteen m echanoreceptors w ere detected in the two norm al ACLs, w hich dem onstrated an even distribution at both the tibial and fem oral attachm ents. There was no significant difference betw een the M R-present group (7 cases) and the M R-absent group (14 cases) w ith respect to the num ber of sections, age, and tim e from injury to surgery.

C o n c lu s io n : The identification of mechanoreceptors in the remnants of ruptured ACL specimens could support the necessity for the preservation of the tibial rem nant during ACL reconstruction to im prove joint proprioception.

K e y W o rd s : Knee, Anterior cruciate ligament, Remnant, Mechanoreceptors, Immunohistochemistry

통신저자：민 경 대

경기도 부천시 원미구 중동 1174 순천향대학교 의과대학 부천병원 정형외과 TEL: 032-621-5261․FAX: 032-324-9577 E-mail: [email protected]

Address reprint requests to Kyung-Dae Min, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Soonchunhyang University, Bucheon Hospital, 1174, Jung-dong, Wonmi-gu, Bucheon 420-767, Korea

Tel: +82.32-621-5261, Fax: +82.32-324-9577 E-mail: [email protected]

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절 내에 존재하는 다양한 기계적 수용기(mechanoreceptors)가 그 역할을 수행한다¹⁰⁾.

사람의 전방 십자인대 내 기계적 수용기의 존재에 대하 여는 여러 연구자들7,10,11,19)

이 보고하고 있고, 주로 대퇴 및 경골 부착부 인대의 활막하층에서 발견되는 것으로 알 려져 있다. 전방 십자인대의 손상은 대부분이 대퇴 부착 부 또는 인대 실질 내 파열이기 때문에 파열 후 경골 부착 부의 잔류 조직이 남아 있는 경우가 많다. 이곳에 기계적 수용기가 여전히 존재한다면, 재건술 시 이를 보존해 줌 으로써 고유수용기능의 회복에 긍정적인 효과를 기대할 수 있을 것이다.

저자들은 파열된 전방 십자인대의 잔류 조직 내에 기계 적 수용기가 존재하는지 여부와 그 빈도를 면역조직화학 적 방법을 통하여 분석하였다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

슬관절의 전방 십자인대 파열 환자 29명에서 재건술시 경골 부착부가 포함된 전방 십자인대 잔류 조직을 떼어내

고 그 중 조직상태가 양호하고 염색이 가능하였던 21예 를 대상으로 하였다. 남자가 20명, 여자가 1명이였고 연 령은 18세에서 57세로 평균 32세였다. 수상 후 수술까지 경과된 시간은 최소 1주에서 최대 12년으로 다양하였다 (Table 1). 관절경 하에서 조직 채취시 파열된 인대의 경 골 부착부 잔류 조직을 손상되지 않게 suture hook을 이 용하여 실로 걸어놓은 후 제11번 나이프를 이용하여 경 골 부착부를 골 면을 따라 절개하고 떼어내었다. 대조군 은 각각 32세와 41세의 건강한 남자에서 사고로 대퇴 상 부 절단 시 경골 및 대퇴골 부착부를 포함하여 떼어낸 전 방십자인대 2개를 대상으로 하였다.

2. 연구 방법 1) 면역조직화학염색

수술장에서 얻은 전방 십자인대 잔류 조직과 대조군 인 대를 바로 OCT (optimal cutting temperature)배지에 넣어 액체 질소로 급속 냉각 후 동결 절편 하였다. 동결 인대 조직을 40μm 두께로 연속 절편을 만든 후, 각 절편 을 probe on plus 슬라이드(Fisher, USA)에 부착하고 일련번호를 붙여 놓았다. 총 절편 수는 잔류조직 군이 인 대 하나당 평균 71.5절편으로 총 1,502개였고, 두개의 대조군 인대는 각각 104개와 160개 절편으로 총 264개 였다. 동결 절편 슬라이드를 알코올로 잠시 고정 후 ultrastreptavidine detectin system (Signet, MA, USA) 을 이용하여 avidin-biotin complex법으로 면역조직화 학염색을 시행하였다.

염색 방법은 3% 과산화수소용액에서 10분간 처리하여 내인성 과산화효소의 활성을 억제한 후 PBS완충액으로 세척하였다. 비특이적 반응을 방지하기 위하여 3% 정상 면양혈청에 10분간 반응시켰다. 슬라이드를 가볍게 턴 후 일차 항체로 상온에서 1시간 동안 반응시켰다. 일차 항체로는 neurofilament (Signet, MA, USA)를 1：40 으로 희석하여 사용하였다. PBS완충액으로 세척한 후 이 차항체인 streptavidin biotin complex와 15분간 상온 에서 반응시킨 후 PBS완충액으로 세척하였다. 이후 streptavidin peroxidase를 가하여 15분간 반응시킨 후 완충액으로 세척하였다. Acetyl ethyl carbamide (AEC) 로 3-5분간 발색시킨 후 완충액으로 세척하고 Meyer's hematoxylin으로 대조염색하고 crystal mount (Bio- meda, CA, USA)로 봉입하였다.

Table 1. Demographics of the Patients and Number of Sec- tions Demonstrating Mechanoreceptors with the Total Number of Sections

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ No. of sections Case Sex/Age Duration from

with MR/Total No. (years) injury to surgery No. of sections ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ

1 Male/24 2 months 0/60

2 Male/47 7 years 9/43

3 Male/20 2 weeks 0/47

8 Male/20 4 years 14/50

9 Male/27 1 month 20/64

11 Male/52 12 years 0/78

12 Female/42 1 year 0/81

13 Male/30 1 year 5/76

14 Male/42 1 year 0/69

15 Male/39 2 years 0/63

16 Male/57 3 weeks 16/127

17 Male/18 3 weeks 11/122

18 Male/37 1 year 0/52

19 Male/18 4 years 0/90

20 Male/55 1 month 0/77

21 Male/26 1 week 6/73

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ MR, mechanoreceptor; No., number.

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2) 염색 결과 판정

결과 판정은 광학 현미경하에서 단일한 신경병리 학자 가 각 슬라이드마다 neurofilament 항체에 염색되는 신 경섬유와 자유신경종말 및 기계적 수용기의 형태를 보고 기계적 수용기가 나타나는 슬라이드 번호와 위치를 표시 하였고, 신경섬유나 기계적 수용기는 과립상으로 적갈색 염색이 되는 경우를 양성으로 판정하였다.

각 전방 십자인대마다 기계적 수용기의 수를 세었고, 한 개의 기계적 수용기가 보이는 절편 수를 세어 간접적 으로 크기를 판정하였다. 기계적 수용기는 같은 부위에서 연속적으로 두 개 이상의 슬라이드에서 볼 수 있는 경우 에 기계적 수용기로 인정하였으며, 형태적 분류는 Free- man과 Wake의 분류⁵⁾를 인용하였다(Table 2).

3. 통계학적 분석

통계학적 분석은 independent samples t-test를 이 용하였으며 p값이 0.05 이하일 때 통계학적 의의가 있는 것으로 판정하였다.

결 과

1. 신경섬유와 기계적 수용기의 분포 및 수

신경섬유다발과 자유신경종말은 모든 절편에서 관찰 되었다. 대조군에서 신경섬유는 주로 경골과 대퇴골 부착 부 인대를 둘러싸는 활막하층(subsynovial)과 섬유 속 사이(interfascicular) 기질 내에 산재하였고 특히 혈관 주위에 많았다. 두개의 대조군 인대에서 각각 9개와 10 개의 기계적 수용기를 관찰하였고, 경골 부착부에 10개, 대퇴골 부착부에 9개가 분포하였으며, 위치는 활막하층

에 16개, 섬유속 사이에 3개였다. 기계적 수용기를 볼 수 있었던 절편의 수는 대조군 인대 총 264절편 중 106절편 (40.2%)이었다. 잔류 조직군에서는 총 21예 중 7예(33.3%) 에서 총 10개의 기계적 수용기가 관찰되었는데, 한 표본 당 2개인 경우가 3예, 1개인 경우가 4예였다. 분포는 중 간 섬유속에 6개, 활막하층에 4개가 위치하였다(Table 3). 기계적 수용기가 보였던 7예의 총 555개 절편 중 81 절편(14.6%)에서 기계적 수용기가 관찰되었으며, 기계 적 수용기가 보이지 않았던 14예의 총 947절편과 비교하 여 평균 절편수는 각각 79.3±33.1절편과 67.6±12.1절 편으로 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p=0.390).

Table 2. Classification of the Mechanoreceptors of the Joint*

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ Average

Type Eponyms size (μm) Morphology

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ I Ruffini 100×40 Globular or ovoid

corpuscle with thin capsule

II Pacini 280×120 Cylindrical or conical corpuscle with thick, lamellated capsule III Golgi 600×100 Fusiform corpuscle with

thin capsule

IV 0.5-1.5 Unmyelinated free

nerve-endings ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ

*Modified from the system of Freeman and Wake¹⁰⁾.

Table 3. The Status of the Mechanoreceptors in the Tibial Remnants of the Anterior Cruciate Ligaments

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ CaseNo. of sectionsTotal No. No. ofMR Type/sectionsshowing MR Location ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ

2 43 1 G/9 IF

8 50 2 G/9 IF

G/5 IF

9 64 2 R/6 IF

G/14 IF

13 76 1 G/5 Subsyn.

16 127 1 G/16 IF

(necrotic)

17 122 2 R/7 Subsyn.

R/4 Subsyn.

21 73 1 G/6 Subsyn.

(necrotic)

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ No., number; MR, Mechanoreceptors; IF, Interfascicular, subsyn., subsynovial tissue; G, Golgi organ; R, Ruffini corpuscle.

Fig. 1. Histologic appearance of a mechanoreceptor in the anterior cruciate ligament of the control. (A) A round Ruffini corpuscle, (B) A fusiform Ruffini corpuscle (Immunohistochemistry, ×200).

A B

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2. 기계적 수용기의 크기와 형태 및 단위 기계적 수용 기 당 절편 수

기계적 수용기의 형태는 대조군 인대에서 구형(8개)과 방추상(11개)의 Ruffini소체(Fig. 1)로 장경이 100μm 이하의 작은 것에서부터 700μm 정도로 다양하였고, 평 균 크기는 280±189.9μm였다. 잔류 조직군에서도 그 형태는 유사하였는데 10개 중 7개가 방추형의 Golgi소체 (spindle Ruffini)였고(Fig. 2) 나머지 3개는 성근 신경 섬유말단으로 구성되는 난원형의 Ruffini소체였다(Fig.

3). 이들 기계적 수용기 중 2개는 퇴행성 관절염에서 보 이는 것으로 알려져 있는 염색 강도가 약하고 모양이 성 근 “괴사성” 수용기¹⁵⁾로 보였으나 나머지 8개는 거의 완 전한 형태를 보였다. 대조군과 잔류 조직군 모두에서 동 심원 구조인 Pacini소체는 볼 수 없었다. 한 개의 기계적 수용기가 연속적으로 보이는 절편 수를 세어 기계적 수용 기의 크기를 간접적으로 평가하였는데, Golgi소체가 평 균 9.14절편(최소 5, 최대 16), Ruffini소체가 평균 5.67 절편(최소 4, 최대 7)으로 각 절편을 40μm의 두께로 환 산시 각각 370μm과 230μm의 크기였다.

3. 기계적 수용기가 보이는 군과 보이지 않는 군 간의 나이 및 수상 후 경과 시간에 따른 차이(Table 4) 기계적 수용기가 발견된 군(7예)의 평균 나이는 32.1±

14.4세 였고, 보이지 않았던 군(14예)은 32.0±12.3세 로 두 군 간 통계적으로 유의한 차이가 없었고(p=0.981),

수상 후 경과된 기간은 각각 637.0±996.2일과 585.8±

1160.5일로 역시 양 군 간 유의한 차이는 없었다(p=

0.922).

고 찰

고유수용감각은 그 기능을 측정하는 임상적 검사들^1,10) 이 다양하게 고안되어 있으나, 고유수용감각 기전 자체의 복잡성 때문에 측정시 변수가 많고 정확성에 문제가 있는 것으로 알려져 있다^6,10). 따라서 보다 직접적인 방법으로 조직 내에서 고유수용감각 기능을 담당하는 기계적 수용 기의 존재를 규명하는 것이 보다 의미가 있을 것이다. 기 존의 기계적 수용기에 대한 연구는 대부분이 동물⁵⁾이나 사체²⁵⁾ 또는 정상적인 전방 십자인대10,11,19,22)

를 표본으 로 하였으나, 본 연구자는 사람의 전방 십자인대 파열 후 Fig. 2. Histological appearance of the mechanoreceptors in the

remnant of a ruptured ACL: A round Ruffini corpuscle is noted (immunohistochemistry for neurofilament, ×200).

Fig. 3. Histological appearance of the mechanoreceptors in the remnant of a ruptured ACL: A Golgi (spindle Ruffini) corpuscle is noted (immunohistochemistry for neurofilament, ×200).

Table 4. Statistical Analysis between the MR-present Group and the MR-absent Group

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ Duration from

No. of Age

Group injury to

sections (years) surgery (days) ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ

MR-present

79.3±33.1* 32.1±14.4 637.0±99.6 group (n=7)

MR-absent

67.6±12.1 32.0±12.4 585.8±11.6 group (n=14)

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ p-value 0.399 0.981 0.922 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ MR, mechanoreceptor; *: Mean±2SD (standard deviation).

(5)

남아있는 잔류 조직을 표본으로 하여 기계적 수용기의 존 재를 규명하고자 하였다.

인대내 기계적 수용기에 대한 연구는 연구자 간에 그 방법이 서로 달랐기 때문에 그 결과 또한 다양하다.¹⁰⁾ 기 계적 수용기를 보기 위하여 많은 연구자들이 이용하였던 도금 염색법²⁶⁾은 염색액에 노출되는 시간이나 절편의 두 께에 따라서 배경에 인공산물이 다양하게 형성되고 신경 섬유 뿐만 아니라 혈관, 콜라겐과 탄력섬유도 비특이적으 로 염색되므로 염색결과의 신빙성이 적다고 한다^4,9). 따 라서 신경섬유에 대한 특이적 항체를 이용하는 면역형광

염색법^13,14)이나 면역조직화학염색법^2,3)등이 선택적으로

기계적 수용기의 성분만을 볼 수 있기 때문에 결과의 신 뢰도가 높다고 할 수 있다. 또한 기계적 수용기의 적절한 검색을 위해서는 검체를 연속 절편하여 관찰하는 것이 중 요한데, 그 이유는 기계적 수용기가 비교적 크고 때로는 인대의 부분 절편에서만 보면 혈관 등이 기계적 수용기 처럼 보일 수 있기 때문이다¹²⁾. 기존의 연구들 중3,14,16,17,22)

인대 전체를 절편으로 만들어 검색한 연구는 많지 않았 고, 이 중 Shimizu 등²²⁾, Wada 등²⁴⁾그리고 Krauspe 등¹⁴⁾만이 인대 전체를 연속 절편하여 검색한 바 있다. 그 러나 대부분이 동물이나 사체에서 얻은 표본이 많고^3,17,23) 사람의 인대를 이용한 연구^2,12,22)도 그 표본 수가 제한적 이었다. 본 연구에서는 실제 사람을 대상으로 수술 중에 얻은 전방 십자인대 표본 21예를 분석하였고, 기존의 도 금염색법이 아닌, 신경섬유만을 선택적으로 염색하는 neurofilament 단클론 항체를 이용한 면역조직화학염색 법을 시행하였다. 전방 십자인대의 잔류 조직을 적출 후 급속 동결하고 즉시 염색을 시행하여 항원성의 보존을 도 모하였으며, 인대 전체를 일정한 두께(40μm)로 연속 절 편하여 관찰함으로써 보다 정확한 결과를 얻고자 하였다.

일반적으로 가장 많이 알려진 기계적 수용기의 분류는 Freeman과 Wyke 분류⁵⁾를 기초로 하여 I형에서 IV형으 로 나누며, I형은 구형이나 난원형의 Ruffini소체, II형은 원주형의 동심원상의 Pacini소체, III형은 방추상의 Golgi소체, 그리고 IV형은 수초화되지 않은 자유신경종 말이다. 그러나 이러한 기계적 수용기의 분류에 대하여는 논란이 많은 바, 각 수용기의 유형이 서로 다른 형태가 아니며 동일한 수용기가 국소적인 환경에 대하여 적응하 는 데에 따라서 형태가 다르게 보이는 것이라는 견해도 있다⁸⁾. 피부나 다른 장기에서는 상기한 기계적 수용기가

모두 관찰되는지는 알 수 없으나, 전방 십자인대의 잔류 조직을 표본으로 한 본 연구에서는 I, III, IV형만을 관찰 할 수 있었다. 각 기계적 수용기의 기능 중 자유신경종말 은 염증과 통증자극에 반응하는 통각수용체(nociceptor) 이며, Pacini소체는 압박(compression)자극에 주로 활 성화되는 반면, Ruffini소체는 신연(stretch)자극에 반응 하는 것으로 알려져 있다. 전방 십자인대에 Ruffini소체 가 많이 발견되는 것은 전방십자인대에 신연 자극이 많은 것과 관련이 있을 것으로 생각되었다.

Schultz 등¹⁹⁾은 사람의 전방 십자인대에서 최초로 기 계적 수용기를 관찰하였는데 인대 전체를 검색하지는 못 하였으나, 각 인대 한 개로부터 평균 세 개의 기계적 수용 기를 보았다 하였으며, 모양은 Golgi소체와 유사하다고 보고하였다. Zimny 등²⁶⁾과 Schutte 등²¹⁾은 전방 십자인 대의 기계적 수용기로 자유신경종말 외에 Ruffini소체와 Pacini소체를 관찰하였고, 이 중 크기가 큰 Ruffini소체 는 Golgi소체와 유사하다 하였으며 이를 Ruffini소체의 변형으로 간주하였다. 이는 Golgi소체가 전자현미경 검 색에 의하여 Ruffini소체와 유사하다는 이전의 연구들^20,24) 때문이고, 그 이후에도 인대에서 보는 Ruffini소체는 Golgi소체와 동일하다는 보고도 있다⁸⁾. 여러 연구에서 전방 십자인대의 기계적 수용기는 주로 Ruffini소체와 자유신경종말이며, Ruffini소체가 가장 흔히 기술되고 있다. 본 연구에서는 10개의 기계적 수용기 중 7개는 방 추형의 Golgi소체(spindle Ruffini)였고, 3개는 난원형 의 Ruffini소체로 기존의 연구들 보다 Golgi소체가 많은 것을 관찰 할 수 있었는데, Golgi소체는 그 형태도 방추 형이고 크기도 커서 Ruffini소체와 구분할 수 있었다. 전 방 십자인대 내의 기계적 수용기의 크기는 보고에 따라서 Golgi소체가 200×75μm, Ruffini소체는 120μm 이하¹⁹⁾ 라고도 하고, 또는 Ruffini소체가 50×500μm, Pacini 소체는 150×600μm 등¹⁰⁾으로 다양하게 보고하고 있다.

본 연구에서는 기계적 수용기의 크기를 기계적 수용기 한 개가 연속하여 나타나는 절편의 수를 이용하여 간접적으 로 계산하였는데, Golgi소체는 평균 9.14절편, Ruffini 소체가 평균 5.67절편에서 보였으므로 각 절편을 40μm 의 두께로 환산 시 각각 약 370μm과 230μm 정도로 기존의 연구들^10,19)과 유사하였다.

전방십자인대에서 기계적 수용기는 주로 인대의 경골 과 대퇴골 부착부에 분포하는데, 경골 부착부에 많다는

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보고^22,25)와대퇴골 부착부에 많다는 보고^18,19)가 있어서 보고자에 따라 상이하다. 본 연구에서는 두 개의 정상 전 방십자인대에서 발견된 기계적 수용기 19개 중 경골 부 착부에서 10개, 대퇴골 부착부에서 9개가 관찰되었다.

퇴행성 관절염 환자의 전방 십자인대를 대상으로 하여 본 연구와 동일한 조건으로 행해진 이 등¹⁵⁾의 연구에서는 대 부분(경골 부착부 2개, 대퇴골 부착부 13개)이 대퇴골 부 착부에 있었다고 보고하였는데, 퇴행성 인대의 경우 경골 부착부의 기계적 수용기가 매우 적음을 알 수 있다. 경골 부착부 잔류 조직 표본의 총 21예에서 발견된 10개의 기 계적 수용기는 대조군의 정상 인대 2예 중 경골 부착부에 서 10개가 발견된 것에 비하면 상대적으로 기계적 수용 기의 수가 적다. 이는 파열된 잔류 조직의 양이 적고, 표 본 채취시 손상되었거나 또는 수상 후 시간이 경과함에 따라 소멸하였기 때문이 아닌가 생각되었다. 또한 퇴행성 관절염 환자에서 발견되는 괴사성 기계적 수용기¹⁵⁾는 많 지 않고, 그 형태가 잘 유지되어 있는 것은 환자의 연령이 젊은 것에 기인한 것으로 판단하였다.

Georgoulis 등⁷⁾이 유일하게 전방 십자인대 잔류 조직 에 대한 연구를 보고하였는데, 전방 십자인대 파열 환자 17예 중 전방 십자인대 잔류 조직의 활막이 후방 십자인 대에 부착되어 있었던 12예에서 모두 기계적 수용기가 발견되었고, 부착되어 있지 않은(mushroom-like) 5예 에서는 발견되지 않았다고 보고하였다. 또한 하나의 잔류 조직 당 기계적 수용기가 최대 50개까지 보인다고 하였 는데, 그들의 연구는 비록 연속절편은 하였으나 도금염색 법에 의한 결과로서 전술한 도금염색법의 문제점²⁷⁾등을 고려할 때 본 연구와 비교하기 어려운 점이 있다.

본 연구에서는 기계적 수용기가 발견된 군과 보이지 않 는 군 간에 연령이나 수상 후 기간과 통계학적 유의성이 없었으나, 까다로운 검체처리 과정의 한계 때문에 전체 표본 수가 많지 않았고 연령이나 기간별로 충분한 예를 검색하지는 못하였기 때문에 그 상관성에 대하여 단정할 수 없는 한계가 있다.

결 론

외상에 의한 전방 십자인대 손상 후 경골 부착부 잔류 조직 내에 기계적 수용기가 일부 소멸되지 않고 존재함을 볼 때, 임상적으로 전방 십자인대 재건술시 경골 부착부 잔류 조직을 보존해 주는 것이 고유수용감각 기능의 회복

에 도움이 될 수 있지 않을까 생각한다. 추 후 잔류조직이 보존된 재건술에서 관절내 기계적수용기의 생존 및 역할 에 대한 지속적인 연구가 필요할 것이다.

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= 국문초록 =

목 적: 파열된 전방 십자인대 잔류 조직내 기계적 수용기의 존재 여부를 알아보고자 하였다.

대상및방법: 전방 십자인대 파열 환자 21명에서 전방 십자인대 재건술시 경골 부착부 잔류 조직을 떼어 내었다.

대조군으로 각각 32세와 41세 남자의 외상성 대퇴 상부 절단 시 얻은 정상 전방 십자인대 2예를 대상으로 하였다. 떼어낸 표본을 급속동결 후 40μm 두께로 연속 절편하였다. 잔류 조직의 총 절편수는 1,502개, 대조군의 총 절편수는 264개였다. 각 절편에 면역조직화학염색을 한 후 광학 현미경하에 신경섬유와 기계적 수용기를 관찰하고 수와 위치를 분석하였다. 잔류 조직에서는 기계적 수용기가 보이는 군과 보이지 않는 군 간의 수상 후 수술까지의 기간과 평균 절편 수를 비교하였다. 통계적 분석은 independent sample t-test를 이용하였다.

결과: 잔류 조직에서는 총 21예 중 7예에서 총 10개가 발견되었다. 두개의 대조군 인대에서는 총 19개의 기계적 수용기가 관찰되었고, 분포는 경골 및 대퇴골 부착부에 고루게 분포하였다. 기계적 수용기가 보이는 군(7예)과 보이지 않는 군(14예)간의 나이와 평균 절편수 및 수상 후 기간에 따른 차이는 통계적으로 유의하지 않았다.

결 론: 파열된 전방 십자인대 잔류 조직내 기계적 수용기의 존재는 임상적으로 전방십자인대 재건술시 잔류조직 보존의 필요성을 시사해주는 결과라 생각한다.

색인 단어: 슬관절, 전방 십자인대, 잔류 조직, 기계적 수용기, 면역조직화학염색