서 론
복합 조직 동종 이식(composite tissue allograft)13,20)이란 피 부, 근육, 신경, 골 등의 여러 가지 조직을 다른 개체로부터 채 취하여 이식하는 것으로 골격 구조 유지와 기능 및 미용적 효과 를 가지며, 그 대표적인 예로는 사지 이식이나 후두 이식 등이
있다. 이런 복합 조직 동종 이식의 임상적인 이용을 위해서는 미세수술기법의 발전, 면역 억제요법의 효율성과 독성1,23)에 대 한 충분한 이해 및 생명연장이 아닌 미용적 재건을 위해 사지동 종이식을 시행하는 것에 대한 윤리적인 문제가 해결되어야 한다.
사지 동종 이식은 여러 가지 복합 조직을 이식함으로써 각 조 직에 대한 면역 반응이 조직별, 시간별로 달리 나타나며 강한
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목 적 :쥐의 사지 동종 이식시 새로운 면역 억제제인 FK-506의 유용성을 알아보고자 한다.
대상 및 방법 : 쥐를 이용하여 사지 동종 이식을 시행한 후, FK-506 투여 용량에 따라 4개의 군으로 나누어 실험하였다. Group I은 FK-506을 투여하지 않 은 군, Group II는 FK-506 1 mg/kg을 5-12일동안 투여한 군, Group III는 FK-506 2 mg/kg을 15일간 투여한 군, Group IV는 FK-506 10 mg/kg을 수술 당일 일회 투여한 군으로 나누었다. 거부 반응, 평균 사지생존기간 및 조직학적 거부 등급(Buttemeyer et al.)을 통하여 평가하였다.
결 과 : 사지의 평균 생존기간은 각각 Group I, 3.5±1.04일, Group II, 7.17±3.43, Group III, 25.5±12.01, Group IV, 16.33±8.08일로 측정되었다. 따라서 FK- 506 사용군에서 평균 생존 기간이 유의성있게 증가하였으며, Group III는 Group II 보다도 사지의 평균 생존 기간이 유의하게 증가하였다. Buttemeyer 등에 의한 조직학적 거부등급상 Group I은 grade II, Group II는 grade II와 grade III, Group III는 grade I, Group IV는 grade I & grade II로 나타났다.
결 론 :쥐에서의 사지 동종 이식 시행 후 FK-506의 투여는 이식된 사지의 거부 반응을 억제하고 사지의 생존 기간을 연장시키며, FK-506의 효과는 용량 의존적이었다.
색인 단어 : 사지동종이식, FK-506
Limb Allotransplantation In Rat Immunosuppressed with FK-506
Young Ho Kwon, M.D., Gu Hee Jung, M.D., and Jae Do Kim, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Kosin University, Busan, Korea
Purpose :This study investigates the effectiveness of FK-506, a new immunosuppressive agent for in preventing the rejection of limb allo- transplants in rats.
Materials and Methods :Inbred strain Lewis (RT1l) were used as donors and Brown Norway (RT1n) as recipients for limb allotransplan- tation. The experimental animals were divided into four groups; group I: untreated allografts, group II: allografts receiving FK-506 1 mg/kg/day for 5-12 days (n=6), group III: 2 mg/kg/day for 15 days (n=6), group IV: single dose of 10 mg/kg (n=3), immediately. Rejection signs, mean survival time of limbs and histologic analysis (by the muscle grading system of Buttemeyer et al.) were evaluated.
Results : The mean survival time in group I was 3.5±1.04 days, in group II 7.17±3.43 days, in group III 25.5±12.01 days and in group IV 16.33±8.08 days. FK-506 prolonged the survival time of limbs significantly in a dose-dependent manner. Histologic examination revealed that group II was grade II (n=2) and grade III (n=1); group III was grade I (n=2); and group IV was grade I (n=1) and grade II (n=1).
Conclusion :These results demonstrate the unique effects of FK-506 upon preventing graft rejection and prolonging limb survival allo- grafts in rats.
Key Words : Limb allotransplantation, FK-506
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면역 억제제 FK-506을 이용한 쥐에서의 사지 동종 이식
권영호∙정구희∙김재도
고신대학교 의과대학 정형외과학교실
670 670 통신저자 : 권 영 호
부산광역시 서구 암남동 34 고신대학교 의학대학 정형외과학교실 TEL: 051-990-6467∙FAX: 051-243-0181 E-mail: [email protected]
Address reprint requests to Young Ho Kwon, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Kosin University Hospital 34 Amnam-dong, Seo-gu, Busan 602-030, Korea
Tel : +82.51-990-6467, Fax : +82.51-243-0181 E-mail: [email protected]
항원성을 가진 피부와 근육에 대한 강력한 면역 억제 요법이 필 요하여 동물을 이용하여 많은 실험적 연구가 시도되었는데 초기 에는 cyclosporine5,11,14), azathioprine8,18), 6-mercaptopurine6,8), steroid,6,18,26)를 이용하였으며 1980년대 후기부터 FTY72024), 15-deoxyspergualin28), RS-614434,10) 등을 이용한 실험들이 진 행되었다. 새로운 면역 억제제인 FK-506은 Streptomyces tsukubaensis에서 추출하였으며 cyclosporine보다 약 100배 정도 강력하고 부작용은 더 적은 면역 억제제이다9,25).
정형외과영역에서의 복합 조직 동종 이식인 수부 이식은 1964년 남미에서 처음으로 시도되었는데 2주 이내에 거부 반응 이 발생하여 실패한 이후 많은 실험적 사지동종 이식이 쥐, 토 끼, 개, 원숭이, 돼지 등의 많은 동물들을 대상으로 여러 가지 면역 억제제를 이용하여 실시되어 많은 정보가 축적되었다16,27). 1998년 9월 23일 프랑스 리옹에서 시행된 동종이식은 거부반응 은 없으나 기능적 회복이 좋지 않은 것으로 보고되고 있고7), 1999년 1월 미국에서 시행한 수부 이식은 현재까지 좋은 기능적 결과를 보이며 추시 관찰 중이다3). 1999년 9월 중국에서는 한 사람의 공여자로부터 두 사람의 수혜자에게 각각 수부 이식을 동시에 시행하였으며 2000년 1월에는 프랑스, 2000년 3월에는
오스트리아에서 양측 수부 이식(double hand transplantation) 이 시행되었다. 현재 세계적으로 6명의 환자가 수술 후 경과 관 찰 중이다.
미세 재건술 분야의 새로운 개척지인 사지 동종 이식에 대한 기초적인 연구를 위해 실험적 사지 동종 이식의 필요성이 요구 되어 사지 동종 이식시 거부 반응의 방지를 위한 면역 억제의 문제점을 해결하기 위해 새로운 면역 억제제인 FK-506을 쥐에 서의 사지 동종 이식에 적용하여 복합 조직 동종 이식에 대한 유용성을 관찰하고자 한다.
연구 대상 및 방법 1.
실험 동물두 종류의 근친교배된 쥐(Inbred rat)를 사용되었으며, 모든 동물들은 Charles River Japan, Inc (Kanagawa, Japan)에서 수입되었다. 공여쥐로는 Lewis계의 쥐를 이용하였고 수여쥐로 는 Brown Norway계의 쥐를 이용하였다(Fig. 1). 쥐의 유전학 적 검사에서 주요 조직 적합 항원(major histocompatibility)인 RT1A에서 Lewis는 RT1A-l이고 Brown Norway계는 RT1A- n으로 주요 조직 적합 항원 차이가 커서 사지 동종 이식의 공여
Reported from Genetics Division ICLAS monitoring Center, 1430 Nogawa Miyamae Kawasaki Japan. *Brown Norway rat, �Charles River Japan, �not tested, �Lewis rat.
chromosome No.
gene locus
2 Amyl
5 Mupl
8 Es6
19 Es2
19 Es10
19 Es14
20 RT1A
BN*/Crj�female b a n.t� c n.t a n
BN/Crj male b a b c b n.t n
Lew�/Crj female a b n.t d n.t b l
Lew/Crj male a b a d b n.t l
Table 1.Genetic analysis of Brown Norway & Lewis rat
Fig. 1.Recipient Brown Norway rat (left) and donor Lewis rat (right).
Fig. 2.Harvesting of the hindlimb from a Lewis rat, leaving only the skin over the foot and ankle.
the limb of donor
Fig. 3.Bone fixation of the femur was achieved by intramedullar nailing with an 18G needle.
쥐와 수여쥐로 이용하였다(Table 1). 사용된 공여쥐와 수여쥐 는 평균 10-12주의 주령과 300-400 gm의 체중을 가졌다.
2.
사지 동종 이식술사지 이식의 방법은 Doi6)와 Hotokebuchi14)에 의한 방법을 사용하였다. 마취는 Ether를 사용한 흡입 마취를 하였고, 먼저 공여부를 확보하기 위해 공여쥐의 편측 사지(hindlimb)를 대퇴 골 중간 부위에서 절단하였다. 피부는 항원성이 강하여 이식 후 거부 반응을 최소화하기 위해 족관절 근위부에서 환상으로 절제 한 후 근위부로 반전시켰다. 근육은 대퇴골 간부의 중간 부위에 서 절제하였는데 예상되는 대퇴골의 절단 부위보다 약 3-5 mm 근위부에서 근육의 절제를 시행하였다. 좌골 신경도 대퇴골 간 부 절단 예정부위보다 근위부에서 절단하고 혈관경인 대퇴골 동 맥과 정맥도 대퇴골 절단 예정 부위보다 근위부에서 절제함으로 써 이식시 골 단축을 피할 수 있게 하였다. 대퇴골은 간부 중간
부위에서 절단하였다(Fig. 2).
수여부의 이식 전 준비를 위해서 수여쥐의 동측 사지도 대퇴 골 중간 부위에서 절단하였다. 피부는 족관절 원위부만 절제하 여 족관절 근위부까지 수여쥐의 피부를 남겼다. 근육은 공여쥐 와는 반대로 대퇴골 절단 예정 부위보다 3-5 mm 원위부에서 절제하고 좌골 신경과 혈관경은 절단 예상 부위보다 원위부에서 절제하였다. 이렇게 수여쥐의 편측 사지가 절단되어 사지 동종 이식의 준비가 끝난다. 그 후 공여쥐의 사지를 수여쥐의 사지로 접합시키는데 먼저 18 Gauge 주사 바늘을 이용해 골수강 내 고정 방식으로 대퇴골을 고정하였고(Fig. 3), Vicryl 5-0을 이 용하여 대퇴부의 후외측 근육과 신전근과 내측 근육의 일부를 봉합하여 혈관 문합을 시행할 준비가 이루어진다. 대퇴 동맥은 0.8-0.9 mm의 직경을 가지고 대퇴 정맥은 1.2-1.5 mm의 직경 을 가지며 근위부와 원위부의 동맥의 절단 부위가 다르기 때문 에 직경의 차이가 있다. 먼저 미세 현미경하에서 대퇴 동맥을 10-0 prolene을 이용해 문합하여 이식된 사지의 허혈 시간을 줄
A B
Fig. 4.Microscopic views of the femoral vessels and the sciatic nerve. A: The circulation of the femoral artery and the vein were recov- ered by anastomosis and the patency of the anastomsed vessels demonstrated. B: The sciatic nerve was repaired.
proximal (recipient)
femoral vein
sciatic nerve femoral artery
distal (donor)
A B
Fig. 5.Photographs of limb allotransplantation. A: The donor hindlimb was transplanted to the recipient before vascular anastomsis. B:
After the limb allotransplantation, the skin of foot showed a pinkish color (arrow).
였고, 대퇴 정맥을 문합한 후 혈관의 박동과 혈액 순환을 15분 간 관찰하였다. 혈관의 문합시 heparin 용액은 사용하지 않았고 생리식염수를 이용하였다. 좌골 신경은 9-0 prolene을 이용해 신경 주막 문합법으로 신경 문합을 완료하였다(Fig. 4). 나머지 근육을 봉합 후, 피부는 족관절 부위에서 봉합하여 수여쥐의 피 부가 족관절까지 덮여있고 공여쥐의 피부는 족부와 족관절까지 만 덮히게 된다(Fig. 5). 수술 후 항생제는 투여하지 않았다. 사 지 동종 이식술 시 수술 중 출혈이 심하여 수술 후 생리식염수 를 50 mL/kg를 복강 내 주사하고 수술 후 FK-506을 근육 내 주사하였다.
수술시 소요된 허혈 시간은 평균 40분이었고, 총 수술 시간은 평균 100분이 소요되었다.
3. FK-506
을 이용한 면역 억제 방법실험적 사지 동종 이식을 시행한 30예 중 마취 과용량으로 인 해 수술 중 죽은 2예, 수술 중 혈관 내 혈전이 발생하여 혈액 순 환이 좋지 않은 5예, FK-506 주사 후 특별한 이유없이 다음날 사망한 2예를 본 실험 대상에서 제외시킴으로 총 21예를 대상으 로 하여 FK-506 (Fujisawa Pharmaceutical Co. Ltd Tsuku- ba, Ibaraki, Japan)을 근육내주사하였으며, 투여된 FK-506의 용량에 따라 네 개의 군으로 구별하였다.
Group I: FK-506이 투여 되지 않은 군(n=6), Group II:
FK-506 1 mg/kg/day의 용량이 5-12일동안 투여된 군(n=6), Group III: FK-506 2 mg/kg/day의 용량이 15일동안 투여된 군(n=6), Group IV: FK-506 10 mg/kg의 용량이 수술 후 일회 투여된 군(n=3).
4.
평가이식된 하지의 족부 피부를 관찰하여, 발적, 부종, 가피, 괴사 등과 같은 거부 반응의 징후와 혈액 순환 상태를 족부 피부의 색깔과 모세 혈관 재충만을 통하여 매일 관찰하였으며 이식된 하지의 족부 피부를 정상 반대측과 비교 관찰하였다. 임상적 관 찰을 통하여 거부 반응의 시기를 결정하였는데 이는 가벼운 접 촉에 의해서도 피부가 밀려나는 변화가 있거나, 딱딱한 가피가 형성되며 털이 빠졌을 때로 정의하였다.2) 사지 동종 이식 후 이 식된 하지에서 이상의 거부 반응의 시기로 판정되면 이때까지의
기간을 평균 사지 생존 기간으로 정의하였다. 피부의 거부 반응 관찰 후에 각 Group 별로 조직학적 검사를 시행하여 근육에서 의 거부 반응 정도를 평가하였다. 근육에서의 조직학적 거부 반 응 정도는 Buttemeyer 등5)의 조직학적 거부 등급을 이용하여 판정하였다(Table 2).
5.
통계사지 동종 이식술 후 각 군별의 사지 평균 생존 기간을 Mann-Whitney U test을 이용하여 비교 분석하였다. p values 가 0.05 이하인 경우 통계학적으로 유의한 것으로 하였다.
결 과
사지 동종 이식 후 면역 억제제를 투여하지 않은 Group I에 서는 이식 후 거부 반응의 첫번째 징후로 조기 발적과 족부의 부종이 대개 수술 후 12시간 내지 24시간에 관찰되었다. 거부 반응은 그 후부터 빠르게 진행하여 발적과 부종이 나타난 이후 2-4일 동안에 털이 소실되고 가피 형성 및 궤양이 관찰되었으며 피부의 부분적 괴사 소견이 나타나고 연부 조직의 괴사에까지 이르게 되는 일련의 거부 반응이 관찰되었다. 대개 3일 이후부 터는 피부의 괴사가 관찰되고 이 시기부터 연부 조직의 괴사 소 견도 관찰되었다. 수술 후 3-5일경에 피부 및 연부 조직의 괴사 로 골격 조직만 남아 있는 양상도 관찰되었다. Group II에서는 FK-506 1 mg/kg을 매일 근육 내 주사하여 조기에는 부종외에 다른 면역 거부 반응의 징후를 관찰할 수 없었다. 그러나 수술 후 4-7일경부터 피부의 발적이 발생하였고 그 후부터 대조군에 서 보였던 일련의 거부 반응이 점차 심해지는 양상으로 관찰되 었다. 면역 거부 반응의 발생 및 진행은 대조군보다는 지연된 양상을 보였지만 전체적인 경과는 대조군과 유사한 경과로 진행 하였고 계속적인 FK-506 1 mg/kg의 투여에도 불구하고 거부 반응의 진행을 막을 수 없었다. Group III에서 FK-506 2 mg/kg 을 15일간 투여하면서 1예에서 부종만 관찰되었고, 털이 소실되 거나 피부가 딱딱해지는 변화 등의 다른 거부 반응 징후의 출현 은 관찰되지 않았다. 면역 억제제를 15일간 투여한 이후 2예에 서는 수술 후 17-18일에 거부 반응이 나타났었고, 3예는 면역 억제제 투여를 중지한 이후 대개 3주정도 경과한 후에 거부 반 응을 확인할 수 있었다. Group IV에서 FK-506 10 mg/kg을 수술 당일에 일회 주사하여서 면역 억제를 시행하여 매일 임상 적 관찰을 하였으나 거부 반응의 특이한 변화는 보이지 않았고 고용량의 면역 억제제 사용에도 불구하고 기타 합병증도 발생하 지 않았다. 그러나 2-3주 경과한 후에 갑자기 부종과 발적이 족 부 피부에서 관찰되었고 이후부터 서서히 진행하는 거부 반응을 막을 수 없었다.
면역 억제제 FK-506을 투여하지 않았을 때 사지의 평균 생 Grade 0 Normal
Grade I Focal perivascular or diffuse but sparse interstitial infiltrate or focal aggressive infiltration
Grade II Multifocal aggressive infiltration with myocyte necrosis Grade III Diffuse aggressive polymorphous infiltration,
hemorrhage, vasculitis, necrosis, or fibrosis
Table 2.Histologic grading system for muscle rejection by But- temeyer et al.5)
존 기간은 3.5±1.04일이었고, FK-506 1 mg/kg을 투여한 Group II에서 사지의 평균 생존 기간은 7.17±3.43일(p=0.015) 이었고, FK-506 2 mg/kg을 투여한 Group III에서 사지의 평 균 생존 기간은 25.5±12.01일(p=0.004)이었으며, FK-506 10
mg/kg을 투여한 Group IV에서 사지의 평균 생존 기간은 16.3
±8.08일(p=0.019)이었다(Table 3). 면역 억제제 FK-506을 투여한 모든 군에서 대조군보다 사지의 평균 생존 기간이 유의하 게 증가하였고, FK-506 1 mg/kg보다 FK-506 2 mg/kg를 투 여하였을 때 사지의 평균 생존 기간이 유의하게 증가하였다(p=
0.008)(Fig. 6). Group IV는 대조군보다는 사지의 평균 생존 기간이 유의하게 증가하였지만 Group II와의 비교에서는 통계 학적으로 유의한 차이는 없었다.
근육의 조직 검사는 2예의 대조군에서는 모두 grade II의 거 부 반응 정도를 나타내었고 3예의 Group II에서는 grade II가 2 예, grade III가 1예이었고, 2예의 Group III는 모두 grade I이 었으며 2예의 Group IV에서는 grade I이 1예, grade II가 1예 로 판정되었다(Table 4). FK-506 2 mg/kg을 투여한 Group III에서 모두 grade I 정도의 조직학적 거부 반응을 나타내어 대 조군보다 면역 반응의 감소를 볼 수 있었다. Group III의 조직 학적 검사 소견은 근육 세포사이의 임파구 침윤이 국소적으로 관찰되었으나, 간질 부종 및 혈관염은 보이지 않았고 근육의 괴 사도 없어서 grade I으로 판정하였고 Group II의 조직학적 검 사 소견은 근육 세포사이의 간질 부종과 근육 세포내의 임파구 침윤이 대량으로 나타나는 grade II 이상의 조직학적 거부 반응 이 관찰되었다(Fig. 7).
*The criteria for limb survival are described in the section on materials and methods, �Mean survival time±standard deviation.
Group No. limb survival time (days)* MST±SD� p value
I 6 4, 4, 3, 5, 2, 3 3.5±1.04 -
II 6 5, 11, 6, 4, 12, 5 7.17±3.43 0.015 III 6 35, 42, 11, 18, 17, 30 25.5±12.01 0.004
IV 3 15, 9, 25 16.33±8.08 0.019
Table 3.Effect of FK-506 treatment on the allotransplanted limb survival
Grade of histology
1 2 3 4
Group No.
I 2 - - 2 -
II 3 - - 2 1
III 2 - 2 - -
IV 2 - 1 1 -
Table 4.Histologic grading of muscle rejection in limb allo- transplantation
Fig. 6.Effects of FK-506 treatment on allotransplanted limb survival.
Mean Survival Time (Day)
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
1 2 3 4 5 6
Allotransplanted rat Group I Group II Group III Group IV
A B
Fig. 7.Histologic grading of muscle in allotransplanted limb. A: Grade I rejection of muscle shows patchy infiltration of mononuclear cells (arrow) between myocytes at day 35 posttransplantation in group III (H&E stain; ×100). B: Grade II rejection of muscle shows extensive infiltration of mononuclear cells between myocytes at posttransplantationday 12 in group II (H&E stain; ×100).
고 찰
실험적 사지 동종 이식은 주요 조직 적합 항원이 잘 알려진 쥐를 이용하여 많이 실험되었다. Doi 등은 1979년에 쥐에서의 사지 동종 이식술의 방법을 처음으로 기술하였으며, azathio- prine으로 면역 억제를 실시하였으나 약제의 부작용으로 인해 이식된 사지의 생존 기간은 투여하지 않은 군에 비해 유의하게 증가하지 않았고 azathioprine과 steroid의 병합 요법만이 사지 의 생존 기간을 증가시킨다고 보고하였다6). 1976년 Borel에 의 해 임상적으로 cyclosporine이 장기 이식의 면역 억제제로 널리 쓰인 후 1983년 Hewitt 등12)은 cyclosporine을 사지 동종 이식 에 적용하였는데 이식된 사지의 생존 기간은 증가되었으나 면역 억제제의 장기간 사용으로 신독성, 간독성과 같은 약물 부작용 이 발생하여서 cyclosporine은 일반 장기 이식에서와는 달리 사 지 동종 이식의 면역 억제제로는 부적절하였다. 이 후 보다 강 력한 면역 억제제의 필요성이 증가하였는데 Goto와 Kino에 의 해서 1984년에 토양 곰팡이인Streptomyces tsukubaensis에서 FK-506의 분리에 성공하여 실험적 사지 동종 이식은 새로운 국면을 맞게 된다9). FK-506은 T형 임파구의 길항제의 역할을 하며 작용 기전은 체액성 면역 반응보다는 세포성 면역반응에 주로 관여하는 것으로 알려져 있다. 항원 인식 반응, T세포 분 화의 초기 단계의 방해는 cyclosporine의 것과 유사한 것이나, 이미 진행중인 거부 반응을 억제하는 기전은 밝혀지지 않았다.
FK-506은 immunophilines로 불리는 세포 내 단백질에 결합하 여 phosphatase calcineurin과 결합체를 이루어 Interluekin-2 promoter의 활성화와 Interleukin-2의 유전자 발현을 억제한다.
1989년 Arai 등2,3)과 Kuroki 등17)은 FK-506을 이용한 쥐에 서의 사지동종이식의 결과를 처음 보고하였는데, Arai 등에 의 한 실험에서는 Brown Norway계의 쥐를 공여쥐, Fisher계의 쥐를 수여쥐로 사용함으로써 조직학적 항원성이 낮은 군을 사용 함으로써 150일 정도의 장기 생존을 보고하였다. 그 외 다른 약 제로는 15-deoxyspergualin (DSG)을 10일 혹은 20일 투여하는 방법으로 동종 이식 하지의 생존율이 18-24일 정도 증가하였다10). RS-61443을 30 mg/kg/day으로 사용하여 231-251일의 장기 생 존을 보고하였다4,10). FTY720도 동종 이식의 생존율을 증가시 키지만 FK-506과의 병합 요법이 더 좋은 결과를 보였다24).
사지 동종 이식에서 면역학적인 측면이 중요한 데 이는 다양 하고 강한 항원성을 가진 조직인 피부, 근육, 신경 등과 같은 여 러 조직으로 구성되어 있으므로 각 조직에 대한 거부 반응의 시 간과 정도가 달라 면역학적으로 복잡한 반응으로 나타난다.
Buttemeyer 등5)은 피부의 항원성이 가장 높다고 하고 있으며, Lee 등19)은 근육이 피부보다 더 항원성이 높은 것으로 보고하 고 있으나 일반적으로 항원성의 정도는 피부, 근육, 신경, 골, 관절, 연골의 순으로 알려져 있다. 또한 각 조직마다 항원성이 달라서 면역 반응의 발생 시기도 다르다. 조직학적 검사를 통하 여 거부 반응이 일어나는 것을 관찰하면 퇴행성 변화나 괴사 소
견과 임파구의 침윤을 볼 수 있다. 쥐에서의 동종 이식 후 일주 이내에 피부와 골수에 조직학적 거부 반응의 징후를 관찰할 수 가 있고, 2주 이내에 혈관 내피 세포의 퇴행성 변화가 일어나서 혈전증이 일어난다. 근육이나 골막에서는 2주가 경과되면 퇴행 성 변화를 관찰할 수가 있고, 골 세포나 연골 세포의 퇴행성 변 화와 괴사는 4주가 지나야 관찰할 수가 있다17). Buttemeyer 등 은 복합 조직 동종 이식시 일어나는 면역 반응을 각 조직의 조 직학적 소견으로 면역학적 거부 반응의 정도를 객관적으로 평가 하였는데, 조직 검사의 시기는 임상적 거부 반응의 출현 이전에 실시하여 면역 억제제의 효과를 판정할 수 있었다. 본 연구에서 는 조직학적 검사의 시기가 임상적으로 피부에서의 거부 반응이 생기고 난 이후 실시되어서 FK-506의 면역 억제에 대한 조직 학적 평가는 부적절한 것으로 생각된다. 그러나 조직학적 검사 시 피부에는 이미 거부 반응이 출현하였지만 육안적 소견상 근육 조직에서는 아직 괴사가 발견되지 않아서 근육의 조직학적 거부 반응의 등급을 판정한 결과로 FK-506 2 mg/kg를 15일간 투여 한 군에서 grade I의 거부 반응을 나타내어 FK-506의 면역 억제 효과를 확인할 수 있었다.
쥐에서의 사지의 동종 이식시 일어나는 합병증으로는 여러 가 지가 있는데, 조기 사망하는 경우는 대부분 과도한 마취제의 투 여로 인한 호흡 정지이며 이들은 대부분 수술 중에 발생하였고 수술 후 24시간 이내에는 출혈로 인한 사망과 사망 후 특별한 이유를 발견치 못한 경우도 있었다. 혈전증으로 인한 사지 허혈 이 발생한 5예는 동맥 문합 후 정맥 문합을 하는 중에 혈전이 생겨 순환 장애를 보였다. 이는 혈관을 거칠게 조작하여 혈관 내피 손상을 야기하거나 혈관 문합시 기술적 수기의 미숙에 의 한 것으로 판단되며 혈관 문합후 15분 이내에 발생하는 것으로 보아 다른 요인도 작용한 것으로 보인다. 이식 후 2주 전에는 신경 재생이 되지 않아 무감각한 발에 대해 자가 교상(automu- tilation)이 발생할 수 있고, 이로써 연부 조직 손상 및 염증이 병발하였던 경우가 2예 있었다. 체중 감소, 탈모증, 설사 등을 야 기하는 Graft-versus-host병이나 Pneumocystitis carinii감염의 합병증을 다른 저자들은 보고하였지만21) 본 연구에서는 발생한 예가 없었다.
FK-506의 면역 억제효과는 용량 의존적으로 알려져 있다.
FK-506 2 mg/kg을 단기간 투여하면 FK-506 1 mg/kg투여 때 보다 생존 기간이 유의하게 증가하며10) 뿐만 아니라 FK-506 의 10 mg/kg 일회 투여로 51일, FK-506 50 mg/kg 일회 투 여로 104일의 사지 생존도 보고되었다2). 본 연구에서도 FK-506 투여 용량에 따른 거부 반응의 억제 효과가 다르게 나타났는데 FK-506 1 mg/kg 투여군에서 평균 사지생존 기간이 비투여군 보다는 유의하게 증가하였지만 장기간 생존한 경우는 없었다.
FK-506 2 mg/kg을 15일간 투여한 군에서는 비투여군보다 평 균 생존 기간이 상당히 증가하였을 뿐만 아니라 FK-506 1 mg/
kg 투여군보다 생존 기간이 증가하였다. 투여 중지 후에도 계속 적인 거부 반응 억제 효과를 보였으나, 투여 중지 후 12일이 경
과하면서 피부의 거부 반응이 관찰되었는데, Arai 등도 FK-506 투여 중지 3주 후 거부 반응이 나타난다고 보고하였다. 이로써 FK-506 단기 투여 후 간헐적인 추가 투여가 필요할 것으로 보인 다. Buttemeyer 등은 FK-506 1 mg/kg 투여한 군보다 2 mg/
kg 투여한 군에서 근육과 골 조직에서 면역 억제 효과가 유의 하게 증가하였다고 보고하였고 Min 등22)의 결과에서는 FK-506 1 mg/kg 투여하여도 장기간 생존한 것으로 보고하였는데, 이 러한 차이는 쥐의 주요 조직 적합 항원의 차이가 클 경우엔 거 부 반응이 강력하게 일어나기 때문에 수여쥐와 공여쥐의 선택에 따라 다른 결과을 얻을 수 있다. FK-506을 이용한 면역 억제시 투여 방법이 다양한 데 단기간 투여하는 방법, 일회 투여하는 방법과 장기간 간헐적으로 투여하는 방법들이 있다. FK-506 10 mg/kg 이상의 용량에 의한 일회 요법으로 동종 이식된 사지의 장기 생존을 얻을 수 있고, 사지 동종 이식 후 FK-506 처치 없 이 경과를 관찰하다가 면역 거부 반응의 초기 징후가 나타났을 때 FK-506 10 mg/kg을 일회 요법으로 투여했을 때 거부 반응 이 가역적으로 회복되었다2). 장기적 간헐적 투여방법으로 2 mg/kg 이상의 용량으로 주 2회로 장기 투여하였을 때 장기 생 존의 결과를 보고하였고 FK-506 1 mg/kg의 간헐적 투여로는 거부 반응이 관찰되었다27). 본 연구에서는 FK-506 10 mg/kg 일회 투여한 군에서 거부 반응이 억제되어 평균 생존 기간이 16 일로 나타났으나, 일단 피부에 발적 및 부종과 같은 거부 반응 의 조기 징후가 나타난 후부터 면역 거부 반응이 빠른 속도로 진행하여 2-3일 내로 전체 조직의 괴사 소견까지 이르렀다.
1983년 Hewitt 등12)은 Lewis-Brown Norway 혼합종을 공여 쥐로 하고 Lewis를 수여쥐로 하여 사지 동종 이식을 시행 후 면역 억제제로는 cyclosporine 단기 요법으로 사용했을 때 사지 의 생존 기간이 증가하는 것을 보고하였다. Hotokebuchi 등14) 은 Lewis을 공여쥐로하고 F344을 수여쥐로 했을 때 주요 조직 적합 항원의 차이가 작기 때문에 cyclosporine의 단기 요법으로 도 1년 이상 동안이나 사지가 생존하였으며 Brown Norway을 공여쥐로 하고 F344를 수여쥐로 했을 때에는 주요 조직 적합 항원의 차이가 커서 단기간의 cyclosporine 투여로 45일의 사지 생존을 보고하였다. 쥐에서의 사지 동종 이식 실험에서 초기에 는 공여쥐와 수여쥐의 주요 조직 적합 항원의 차이가 작은 쥐들 을 이용하였고 1989년 이후부터 주요 조직 적합 항원의 차이가 큰 쥐들을 대상으로 실험하였다. 주요 조직 접합 항원의 차이가 작을 때는 CyA 등의 면역 억제제로도 면역 거부 반응을 억제 시켜 동종 이식된 사지의 생존을 연장시킬 수 있었지만 주요 조 직 적합 항원의 차이가 클 때는 FK-506와 같은 강력한 면역 억 제제가 필요하였다. 본 연구의 결과들도 FK-506을 투여한 군에 서 동종 이식된 사지의 생존이 연장되었고 FK-506 1 mg/kg 투여군에서는 장기간 생존한 예는 없었지만, FK-506 2 mg/kg 투여한 군에서 장기간 생존한 것을 관찰할 수가 있었다. FK- 506 일회 투여군에서도 2-3주 경과 후 갑자기 거부 반응의 징 후가 나타나는 것으로 보아 수여쥐인 Brown Norway계와 공여
쥐인 Lewis계 사이에 주요 조직 적합 항원의 차이가 큰 것에 기인한 것으로 보인다.
결 론
쥐에서의 사지 동종 이식 시행 후 FK-506의 투여는 이식된 사 지의 거부 반응을 억제하고 사지의 생존 기간을 연장시키며, FK- 506의 효과는 용량 의존적이었다. Lewis을 공여쥐로 Brown Nor- way를 수여쥐로 실험하였을 때 주요 조직 접합 항원의 차이가 커서 FK-506 2 mg/kg 투여군에서 FK-506 1 mg/kg 투여군 보다 사지의 평균 생존 기간이 유의하게 증가하였고 조직학적 검사에서도 FK-506 2 mg/kg의 투여로 근육에서의 거부 반응 이 감소한 것을 확인하였다.
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