Effects of Scutellariae Radix on Locomotor Dysfunction of Contusive Spinal Cord Injury Induced Rats
Kim Eun-seok1,2, Kim Pyung-soo1, Kim Bum-hoi3, Shin Jung-won1, Kim Seong-joon1 and Sohn Nak-won1
1Division of Oriental Medical Science, Graduate School of East-West Medical Science, Kyung Hee University
2Department of Acupuncture and Moxibustion, Jaseng Oriental Medicine Hospital
3Department of Anatomy, College of Oriental Medicine, Dong-eui University
Objectives : This study was performed to evaluate the effects of Scutellariae radix (SR) water extract on locomotor dysfunction induced by spinal cord injury (SCI) in rats.
Methods : SCI was induced mechanical contusion following laminectomy of 10 th thoracic vertebra in Sprague-Dawley rats. SR was orally given once a day for 7 days after SCI. Neurological behavior was examined with the Basso-Beattie-Bresnahan locomotor rating scale. Tissue damage and nerve fiber degeneration were examined with cresyl violet and luxol fast blue (LFB) histochemistry. Using immu- nohistochemistry, cellular damages to neurons and nerve fibers were examined MAP-2.
Results : 1. SR significantly ameliorated the locomotor dysfunction of the SCI-induced rats.
2. SR significantly reduced the number of motor neurons in the ventral horn of the SCI-induced rat spinal cord.
3. SR attenuated the reduction of nerve fiber shirnakage and degeneration of the SCI-induced rat spinal cord.
4. SR attenuated the reduction of MAP-2 positive cells in the peri-lesion of the SCI-induced rat spinal cord.
1)
黃芩이 척수압박손상 흰쥐의 운동기능장애에 미치는 영향
김은석
1,2․김평수
1․김범회
3․신정원
1․김성준
1․손낙원
11경희대학교 동서의학대학원 한의과학전공
2자생한방병원 침구과
3동의대학교 한의과대학 해부학교실
․접수 : 2011. 5. 17. ․수정 : 2011. 5. 26. ․채택 : 2011. 5. 26.
․교신저자 : 손낙원, 경기도 용인시 기흥구 서천동 1번지 경희대학교 전자정보관 444호 Tel. 031-201-2747 E-mail : [email protected]
원 저
Abstract
Conclusions : These results suggest that SR improves the locomotor dysfunction of SCI by reducing degeneration of nerve fibers and motor neuron shrinkage in the ventral horn.
Key words : spinal cord injury, locomotor dysfunction, Scutellariae radix, MAP-2
Ⅰ. 서 론
척수손상은 척추의 파열, 골절 및 과굴곡 혹은 과 신전과 같은 다양한 손상에 의해서 척수를 다치게 됨 으로써 발생하며1), 신경세포의 손상과정을 통한 신체 기능의 상실을 특징으로 한다2). 이러한 척수손상은 척추 운동 분절의 급격한 탈골과 골절편의 전위로 신 경이 압박되어 나타나는 일차손상과 일차손상 후 생 화학적인 기전에 의해 손상이 진행되는 이차손상으로 나눌 수 있다3). 특히 이차손상에서는 척수 내 칼슘이 온의 축적을 초래하며, 이는 free radical의 형성을 촉 진하고 그로 인해 세포 자연사와 괴사를 일으키며, 그 과정에서 세포 내 내용물들로 인해 염증반응이 나타 나는 과정에서 척수손상이 진행된다4). 이러한 척수손 상은 손상부위 이하의 운동 및 감각 기능이 완전히 소실된 상태인 완전손상과 손상부위 이하에서 운동 및 감각 기능이 약간이라도 남아 있는 상태인 불완전 손상으로 나뉜다3).
척수손상으로 인한 운동기능장애는 근위축을 동반 하며 상하지 중 하나만 마비되어 나타나는 단마비, 신 체 한쪽의 상하지에 나타나는 편마비, 또는 양측 하지 의 마비로 나타나는 대마비, 상하지가 양측성으로 운 동마비를 보이는 사지마비 등으로 나타난다5).
최근 척수손상에 사람 탯줄 혈액세포와 같은 줄기 세포를 이용한 치료법이 연구되고 있으며6), 그 외에 도 약물요법으로 인한 기능 회복7), 저체온법과 운동 재활을 통한 기능 회복8) 등을 목표로 많은 연구들이 수행되고 있다. 한약물의 효능에 대한 연구에 있어서 도 많은 한약물들이 뇌신경세포에 대하여 보호효능이 있다는 연구9-11)뿐 아니라 척수손상에 대해서도 보호 효능이 있다는 연구12) 역시 수행되었다.
黃芩(Scutellaria baicalensis GEORGI)은 淸熱燥濕, 瀉火解毒등의 효능이 있으며13), 항염증14), 항세포자연 사15), 뇌신경의 손상회복 및 재생을 유도하는 효능
16-18)
이 있다고 하였다. 그러나 척수손상에 대한 黃芩 의 효능을 보고한 연구는 매우 드물다. 그러므로 본
연구에서는 척수손상에 따른 운동기능장애에 대한 黃 芩의 효능을 관찰해 보고자 하였다.
본 연구에서는 흰쥐의 척수에 압박손상을 가하고, 黃芩 물추출물을 7일간 경구투여한 다음 Basso 등에 의해 개발된 운동기능장애의 척도인 Basso-Beattie- Bresnahan locomotor rating scale(BBB score)19)를 측정하고, 척수의 조직학적 변화와 신경세포 및 신경 섬유들의 변화를 관찰하기 위해서 cresyl violet과 luxol fast blue의 조직화학염색으로 관찰하였으며, 신 경세포와 신경섬유 손상의 지표가 되는 microtubule associated protein 2(MAP-2) 발현을 면역조직화학염 색을 통하여 관찰한바 유의한 결과를 얻어 이에 보고 하는 바이다.
Ⅱ. 재료와 방법
1. 실험동물
실험동물은 샘타코(Samtako, Korea)에서 구입한 11주령, 약 300g 전후의 Sprague-Dawley계 수컷 흰 쥐를 사용하였다. 흰쥐는 온도(21～23℃), 습도(40～
60%), 조명(12시간 명/암)이 자동적으로 유지되는 사 육실에서 무균음수와 사료를 자유롭게 공급하며 사육 되었고, 실험실 환경에 1주 이상 적응시킨 후 사용하 였다.
2. 약물의 제조 및 투여
본 실험에 사용한 한약물은 黃芩(Scutellariae radix, SR)으로 (주)허브메디에서 구입하였다. 세절한 黃芩 400g에 3,000ml의 물을 가하여 전탕하고, 여과액을 rotary evaporator로 감압 농축한 후 동결건조하였다.
67.2g의 추출물을 얻어 수율은 16.8%이었으며, 500mg/kg 을 실험동물의 1회 투여량으로 하여 척수압박손상 유 발 5시간 후부터 1일 1회 7일간 경구투여하였다.
Fig. 1. Images illustrating hindlimb articular movement, digit positions, and hindpaw placement
Images from Martinez M et al. J Neurotrauma. 2009.
3. 실험군의 구분
척수압박손상에 대한 黃芩의 효능을 관찰하기 위하 여 실험군은 다음과 같이 구분하였다. 마취와 배부의 피부절개 및 척추의 천공 과정은 시행하였으나 압박 손상을 가하지 않은 sham군, 위와 같이 사전 준비과 정에 이어 압박손상을 가한 대조군(SCI) 및 대조군과 같이 압박손상을 가한 다음 7일간 黃芩 물추출물을 경구투여한 黃芩투여군(SCI+SR)으로 나누었다. 각 군 의 실험동물은 6마리씩 총 18마리를 사용하였다.
4. 척수압박손상의 유발
흰쥐를 pentobarbital(40mg/kg) 복강주사로 마취한 다음, electronic temperature controller (CMA150, CMA, Sweden)를 사용하여 정상체온(37±0.5℃)이 유지되는 상태에서, 아래의 과정을 실시하였다20).
마취된 흰쥐 배부의 털을 제거한 다음 피부와 배부 근육들을 절개한 상태에서, 전기드릴을 사용하여 제 10흉추의 추궁(vertebral lamina)을 제거하였다. 지주 막(arachnoid mater)이 유지되는 상태에서 척수가 노 출되도록 하였다. 이때 전기드릴에 의하여 척수 실질
조직이 손상되지 않도록 하였으며, 실질조직이 손상 된 실험동물은 실험에서 제외하였다. 압박손상은 노 출된 척수에 10g 무게의 원형 쇠막대(지름 약 2.0mm) 추를 12.5mm 높이에서 떨어뜨리는 충격으로 약 1.0mm 정도 척수가 압박되도록 하였다. 이후 배부 근 육과 피부를 봉합하고 마취에서 깨어나게 하였다.
5. 신경학적 행동 관찰
압박손상 후 1, 3, 5 및 7일에 sham군, SCI군 및 SCI+SR군에 대해 운동기능을 관찰하는 방법인 Basso- Beattie-Bresnahan locomotor rating scale19)을 응용 하여 신경학적 행동의 변화를 관찰하였다. 그 과정을 간단히 설명하면, 조명이 약간 어두운 상태에서 미끄 럽지 않은 테이블 위에 흰쥐를 두고 Fig. 1의 자세를 참고하여 사지의 자발적인 움직임을 관찰하였다21). 우 선 뒷다리의 관절 움직임을 관찰하여 굴곡과 신전이 가능한지를 판정하였으며(Fig. 1-A), 발가락의 자세와 움직임에서 힘이 있고 굴곡이 가능한 상태(Fig.
1-B-Flexed)와 힘이 없는 상태(Fig. 1-B-Atonic) 및 힘이 없이 완전히 이완된 상태(Fig. 1-B-Extended)로 구분하여 판정하였다. 또한 바닥에 발을 딛는 상태에
따라 발을 구부려 발바닥이 바닥에 닿도록 발을 디딜 수 있는 상태(Fig. 1-C-Plantar placement)와 발이 이 완되어 발바닥을 바닥에 닿지 못하고 발등을 바닥에 끄는 상태(Fig. 1-C-Dorsal placement)로 구분하여 판정하였다. 또한 신경학적 행동 상태에 따라 아래 Table 1과 같이, 최저 0점부터 최고 8점까지 점수 (BBB score)를 부여하였으며, 점수 평균을 자료로 사 용하였다.
Behavior patterns Score
Hindlimb flexion- extension
Non 0
Uni-limb 1
Bi-limb 2
Digit position
Extended digit 0
Atonic digit, uni-limb 1
Atonic digit, bi-limb 2
Flexed digit, uni-limb 3
Flexed digit, bi-limb 4
Hindpaw placement
Dorsal placement 0
Plantar placement, uni-limb 1 Plantar placement, bi-limb 2 Table 1. Neurological Score of Basso-Beattie- Bresnahan Locomotor Rating Scale
6. 척수 조직의 처리
척수압박손상 7일 후 pentobarbital 복강주사로 깊 게 마취한 다음 개흉하고, 심장을 통하여 0.05M phosphate buffered saline(PBS)과 4% paraform- aldehyde로 충분히 관류하였다. 이후 척수를 적출하 여 24시간 정도 post-fixation하고, sucrose 용액에 담 궈 침전시킨 다음 척수를 -40℃의 dry ice-isophentane 용액으로 동결시켰다. 동결조직은 cryocut으로 30μm 두께의 횡단절편으로 제작하여 조직염색에 사용하 였다.
7. 조직 염색
척수의 조직학적 변화를 관찰하기 위하여 척수 조 직절편을 일부는 1.0%(w/v) cresyl violet acetate 용 액에서 2분간, 일부는 0.1%(w/v) luxol fast blue (LFB) 용액에서 12시간 염색하고 탈수한 다음 봉입 하여 조직표본을 제작하였다. MAP-2의 면역조직화
학염색은 척수 조직을 0.05M PBS로 5분간 3회 씻어 내고, 1% H2O2에서 10분간 반응시킨 다음 다시 3회 씻어낸 뒤 10% normal horse serum(Vectastain, USA) 과 bovine serum albumin(Sigma-Aldrich, USA)를 PBS에 섞은 blocking solution에 한 시간 정도 반응 시켰다. 이후 PBS로 3회 씻어낸 후 1차 항체로 anti- MAP-2(1 : 250, AB5622, Chemicon, USA)를 PBS와 Triton X-100을 섞은 용액으로 희석한 후 4℃에서 반 응시켰다. 다음 biotinylated anti-rabbit secondary antibody(1 : 200, Vector Labolatories, USA)에 실온에 서 1시간 동안 반응시키고, 조직을 PBS로 씻어내고, avidin-biotin immuno-peroxidase의 방법에 따라 각 각 1시간씩 반응시켰다. 다음 0.05% 3,3′-diamino- benzidine tetrachloride(DAB, Sigma-Aldrich, USA) 용액에서 2분간 발색 반응시키고, 수세한 다음 탈수, 봉입하여 조직표본을 제작하였다.
8. 조직 관찰
각각 염색된 척수 조직을 CCD카메라(DP70, Olympus, Japan)가 장착된 광학현미경(BX51, Olympus, Japan) 을 사용하여 관찰하였다. 신경세포 수의 측정은 Image J software(ver. 1.41, NIH, USA)를 사용하여, 척수 전각(ventral horn)의 일정면적에서 세포 수와 면적을 측정하고 105μm2 면적당으로 계산하여 자료로 제시 하였으며, student’s t-test를 사용하여 SCI군과 SCI+
SR군 사이에서 p < 0.05의 유의수준으로 통계 검정 하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 신경학적 행동점수의 변화
압박손상 후 1, 3, 5 및 7일에 각 군 실험동물의 신 경학적 행동을 관찰한 결과, sham군은 1일째부터 실 험을 마칠 때까지 뒷다리의 굴곡 및 신전, 발가락의 움직임과 발바닥 디딤이 모두 정상이었다. SCI군은 1 일째부터 5일째까지는 거의 대부분 개체가 뒷다리의 굴곡 및 신전이 불가능하고 발등 끌기를 하였으며, 일 부 발가락 굴곡이 가능한 개체가 관찰되었고, 7일째에 는 일부 뒷다리의 굴곡 및 신전이 가능하고 발바닥 디딤이 가능한 개체가 관찰되기 시작하였다. 이에 비
하여 黃芩을 투여한 SCI+SR군은 전체적으로는 SCI 군과 유사한 신경학적 행동을 보였으나 7일째에 뒷다 리의 굴곡 및 신전이 가능하고 발바닥 디딤이 가능한 개체 수가 증가된 것을 관찰할 수 있었다. 날짜별 신 경학적 행동점수는 SCI군은 1, 3, 5 및 7일에 각각 0.5±0.3점, 1.2± 0.5점, 2.2±0.3점 및 4.3±0.4점이었고, 黃芩을 투여한 SCI+SR군은 각각 0.7±0.3점, 1.5±0.6 점, 3.2±0.5점 및 5.7±0.3점으로 7일째에는 SCI군에 비 해 유의성(p < 0.05) 있는 신경학적 행동점수의 증가 가 관찰되었다 (Fig. 2).
Fig. 2. Effect of Scutellariae radix (SR) on neurological score (modified-BBB score) of the contusive spinal cord injury (SCI)-induced rats SR significantly increased the modified-BBB score on day 7 after the SCI compared with SCI group (* : p < 0.05;
n=6).
2. 척수 전각 운동신경세포의 조직학적 변화
압박손상과 黃芩 투여 후 7일째에 압박손상 척수 부위(damaged level), 압박손상보다 상위의 척수부위 (cranial level) 및 압박손상보다 하위의 척수부위 (caudal level)에서 척수 전각 운동신경세포의 조직학 적 변화를 관찰한 결과, SCI군의 damaged level에서 는 거의 모든 운동신경세포들이 사라지고 극히 일부 운동신경세포만이 관찰되었다(Fig. 3-A-3, box). Cranial level에서는 운동신경세포의 크기가 감소한 경향을 나 타내었으나 다수의 운동신경세포들이 관찰되었고(Fig.
3-A-1, box), caudal level에서는 세포의 형태와 염색 강도가 비정형적인 많은 운동신경세포들이 관찰되었
다(Fig. 3-A-5, box). 黃芩을 투여한 SCI+SR군의 damaged level에서는 전체적인 조직손상이 완화되었 고 운동신경세포도 SCI군에 비해 더 많이 관찰되었으 며(Fig. 3-A-4, box), cranial level(Fig. 3-A-2, box) 와 caudal level(Fig. 3-A-6, box)에서는 관찰된 운동 신경세포 수는 SCI군과 큰 차이가 없으나 세포의 형 태와 염색 강도가 정형적인 운동신경세포는 현저히 증가한 것을 관찰할 수 있었다. 동일한 부위의 고배율 영상에서 형태가 비정형적인 운동신경세포(Fig. 3-B-1～
6, arrowheads)를 제외하고 형태와 염색 강도가 정형 적인 운동신경세포(Fig. 3-B-1～6, arrows)의 수를 측정한 결과, cranial level, damaged level 및 caudal level에서 sham군은 각각 11.3±1.2개, 9.8±1.1개 및 12.5±1.1개였고, SCI군은 각각 6.5±1.1개, 3.3±0.6개 및 5.3±0.9개로 sham군에 비해 damaged level과 caudal level에서 운동신경세포의 감소가 현저하였다(Fig.
3-B-1, 3, 5, arrows; Fig. 3-C). 이에 비하여 黃芩을 투여한 SCI+SR군은 7.8±0.8개, 5.2±0.8개 및 8.5±1.0개 로 전반적으로 SCI군에 비해 운동신경세포가 증가하 였으며(Fig. 3-B-2, 4, 6, arrows; Fig. 3-C), 특히 caudal level에서는 SCI군에 비해 유의성(p < 0.05) 있는 운동신경세포 수의 증가가 관찰되었다(Fig.
3-B-5, 6; Fig. 3-C).
3. 척수 신경섬유의 변화
압박손상과 黃芩투여 후 7일째에 luxor fast blue 염색을 통해 신경섬유의 변화를 관찰한 결과, 저배율 의 영상에서는 척수 전각과 전방의 백색질에서 약한 염색강도를 보이는 등 염색소견이 SCI군(Fig. 4-1, asterisks)과 SCI+SR군(Fig. 4-2, asterisks) 사이에 큰 차이가 없었다. 그러나 고배율의 영상에서는 SCI 군은 백색질에서 신경섬유들이 위축 또는 퇴화하여 신경섬유의 정형적인 형태를 관찰할 수 없었으며(Fig.
4-3), 이에 비하여 黃芩을 투여한 SCI+SR군에서는 신경섬유들이 다수 관찰되었다(Fig. 4-4, arrows). 그 러므로 黃芩이 척수손상에 따른 신경섬유의 위축을 억제한 것을 관찰할 수 있었다.
4. MAP-2 발현의 변화
신경섬유들의 변화를 MAP-2의 면역조직화학염색 을 통하여 관찰한 결과, sham군에서는 척수 전각으로 부터 전방의 백색질로 방사선상의 신경섬유들이 길게
A
B
C
Fig. 3. Effect of Scutellariae radix(SR) on motor neurons in the ventral horn of the contusive spinal cord injury (SCI)-induced rats
A : representative sections of cresyl violet stained spinal cord sections (section 1, cranial level, SCI group; section 2, cranial level, SCI+SR group; section 3, damaged level, SCI group; section 4, damaged level, SCI+SR group;
section 5, caudal level, SCI group; section 6, caudal level, SCI+SR group). Asterisks indicate the damage region. Rectangular boxes indicate high power image area represented in (B) respectively.
B : SCI+SR group (sections 2, 4, 6) shows decrease of necrotic or apoptotic neurons (arrowheads) and increase of healthy neurons (arrows) than SCI group (sections 1, 3, 5).
C : number of motor neurons in the ventral horn. SR significantly increased number of healthy motor neurons in the ventral horn of the caudal level of SCI compared with SCI group (* : p < 0.05, n=6).
Fig. 4. Effect of Scutellariae radix (SR) on nerve fibers in the contusive spinal cord injury (SCI)- induced rats
Representative sections of luxor fast blue stained nerve fibers (sections 1, x100, SCI group; section 2, x100, SCI+SR group; section 3, x400, SCI group; sections 4, x400, SCI+SR group).
Asterisks indicate weak stain intensity area due to degeneration of neurons and nerve fibers.
SR inhibited atrophy and degeneration of nerve fibers after SCI(section 3 vs. section 4, arrows).
Fig. 5. Effect of Scutellariae radix (SR) on MAP-2 positive nerve fibers in the contusive spinal cord injury (SCI)-induced rats
Representative sections of MAP-2 immuno-labeled nerve fibers (sections 1, Sham group; section 2, SCI group;
section 3, SCI+SR group).
SR inhibited atrophy and degeneration of nerve fibers after SCI (section 2 v.s section 3, arrows).
뻗어나가는 것이 확연하게 관찰되었으며(Fig. 5-1, arrows), SCI군에서는 백색질 내의 방사선상 신경섬 유들이 현저하게 길이가 짧고 가늘어진 위축 또는 퇴 화의 소견을 나타내었다(Fig. 5-2, arrows). 이에 비하 여 黃芩을 투여한 SCI+SR군은 sham군에 미치지는 못하지만 SCI군보다는 신경섬유들이 보다 굵고 길게 뻗어나가는 소견을 나타내어 신경섬유의 위축과 퇴화 가 억제된 것을 관찰할 수 있었다(Fig. 5-3, arrows).
Ⅳ. 고 찰
척수손상의 일차손상은 초기의 기계적 손상과 더 불어 지속되는 압박의 원인으로 발생한다22). 이차손상 은 일차손상에 의해 시작되어 30분 이내에 점상 출혈 과 축삭의 변화가 보이며, 1시간 이내에 핵 파괴와 척 수 전각 세포의 허혈성 변화가 관찰되고, 4시간 이내 에 출혈성 괴사가 발생한다. 축삭의 부종도 같이 나타 나며 단핵 백혈구의 침윤을 시작으로 대식세포 등 염 증세포의 침윤이 나타나게 된다3). 이러한 신경세포와 신경아교세포들의 세포사로 인해 점차 손상 부위가 상하의 척수 분절로 확대되고 이후에 백색질의 손상 도 일어나게 된다23). 이렇게 손상된 척수 부위 이하는 운동과 감각기능 상실로 인해 운동장애, 감각장애, 배 뇨장애, 통증 등의 증상이 나타나며, 정신적인 장애도 동반할 수 있다24).
한의학적으로 척수손상으로 인해 나타나는 운동기 능 장애는 痿證의 범주에서 찾아볼 수 있으며 痿證은 인체가 손상을 입거나 혹은 邪毒이 侵襲하거나 正氣 가 손상된 후 나타나는 근력감소, 근육위축, 수족마목, 수의적 운동곤란 등의 증상을 총칭한다5). 痿證의 원 인은 瘀血阻絡, 肺熱津耗, 脾胃虛弱, 肝腎虧損, 濕熱浸 淫 등으로25), 외상성 척수손상의 경우 瘀血의 정체로 인한 氣血循環의 장애가 원인으로 작용한다고 볼 수 있으며, 活血祛瘀, 益氣養血, 强筋健骨의 치법을 사용 한다26).
黃芩은 꿀풀과(Labiatae)에 속하는 다년생 초목인 황금(Scutellaria baicalensis GEORGI)의 주피를 벗긴 뿌리로, 性味는 寒苦하며, 肝膽胃大腸小腸經으로 歸經 하며, 淸熱燥濕, 瀉火解毒하는 효능을 가지고 있다27). 저산소증에서 대뇌 신경세포를 보호하는 작용28), 뇌허 혈로 인한 기억력 및 학습효과 저해를 억제하는 작용17) 염증을 억제하는 작용14) 및 신경세포에서 세포 자멸
사를 억제하는 작용이 있다고 하였다15). 이러한 黃芩 의 효능에 대한 문헌 및 실험 연구 보고들에 근거하 여, 본 연구에서는 黃芩이 척수의 압박손상에 미치는 영향을 관찰해 보고자 하였다.
본 연구에서는 黃芩이 척수압박손상에 미치는 영 향을 관찰하기 위해서, 흰쥐의 제10흉추 부위의 척수 에 압박손상을 가한 후 7일간 黃芩 물추출물을 투여 하였으며, 먼저 신경학적 행동을 관찰하여 하지의 운 동기능 회복에 대한 영향을 관찰하였다. 실험동물의 척수손상에 따른 운동기능회복 정도를 측정하는 방법 으로는 가장 많이 사용되는 Basso-Beattie-Bresnahan locomotor rating scale(BBB score)을 사용하였다.
BBB score는 1995년 Basso 등에 의해 고안된 척도로 척수손상 흰쥐의 하지 기능을 평가하기 위한 척도로 사용되며 하지의 굴곡 및 신전 가능 여부, 발가락 굴 곡, 발바닥 디딤이 가능한지의 여부에 따라 운동 행동 능력을 점수로 평가하였다19). 이러한 방법을 통해, 7 일간 하지의 신경학적 행동 변화를 관찰한 결과, 黃芩 을 투여한 군은 黃芩을 투여 하지 않은 대조군에 비 해 하지의 굴곡 및 신전, 발가락 굴곡, 발바닥 디딤이 가능한 개체가 더 많이 증가되어 신경학적 운동기능 장애가 개선되는 것을 알 수 있다. 이를 통해 黃芩이 척수압박손상에 의한 운동기능 장애를 개선하는 작용 이 있음을 알 수 있다.
척수손상에서 나타나는 운동기능장애는 일차적으 로는 신경세포의 물리적 손상으로 인한 신경세포의 괴사로 인한 신경세포 숫자의 감소에 기인하는 바가 크다29). 이후 이차적으로 진행되는 세포자연사로 신경 세포가 사멸하며 운동기능장애가 진행된다30). 본 실험 을 통해 척수의 전각 운동세포의 조직학적 변화를 관 찰한 결과, 척수압박손상을 받은 대조군의 압박손상 부위에서는 대부분의 운동신경세포들이 사라졌으나 黃芩투여군에서는 전체적인 조직손상이 완화되었고 더 많은 운동신경세포들이 관찰되었으며, 손상 부위 의 상위의 cranial level과, 특히 하위의 caudal level 에서 대조군에 비해 黃芩투여군에서 더 많은 운동신 경세포들을 관찰할 수 있었다. 이는 黃芩이 척수압박 손상으로 인한 운동신경세포의 이차적 손상을 억제하 는 효능이 있음을 보여준다.
척수압박손상이 진행되면 국소적 출혈과 부종이 유발되고, 회색질의 용해와 백색질의 탈수초 변성과 연화증이 시작되어 작은 소포들이 형성되거나 척수 내 여러 부위들에 걸쳐서 생기는 큰 공포가 형성된다31). 본 실험에서는 백색질의 신경섬유에 대한 영향을 관
찰하기 위하여 LFB 염색에 밝은 푸른색으로 염색되 는 신경섬유들을 관찰하였다. 그 결과 黃芩투여군에 서 척수의 백색질의 신경섬유들이 위축 또는 퇴화되 어 나타나는 비정형적인 신경섬유들보다 정형적인 신 경섬유들이 더 많이 관찰되었다. 이는 黃芩이 백색질 신경섬유의 탈수초 변성을 억제하는 효능을 나타내어 척수손상에 따른 신경섬유의 위축을 억제하는 작용이 있음을 보여준다.
MAPs(microtubule-associated proteins)는 신경계 의 축삭과 수상돌기의 초기 성장과정에 있어서 필수 적인 작용을 하는 단백질로 그 중 포유류 중추 신경 계 내에서 가장 풍부한 것이 MAP-2이다32-35). 이는 수상돌기체에서 신경 형성 역할을 하는 세포 골격계 단백질로, MAP-2의 면역조직화학염색 발현 강도는 초기 신경손상 재생의 지표이다36,37). 본 실험에서 黃 芩을 투여 하지 않은 대조군은 백색질 내의 방사선상 신경섬유들이 현저하게 짧고 가늘게 위축 또는 퇴화 되어 MAP-2 발현이 약하게 나타난 것에 비해 黃芩 투여군은 백색질 내의 신경섬유들이 보다 굵고 길게 뻗어나가는 등 MAP-2 발현이 강하게 관찰되었다. 이 러한 결과는 LFB 염색에서 나타난 실험 결과와 일치 하는 것으로 黃芩이 척수손상으로 인해 이차적으로 나타나는 신경섬유의 퇴화를 억제하는 작용이 있음을 알 수 있다.
본 실험의 결과들을 총괄해 보면, 黃芩은 척수압박 손상에 대하여 BBB score의 증가를 통해 운동기능장 애를 개선시키며, 운동신경세포 감소의 억제, 신경섬 유의 위축과 퇴화의 억제 및 MAP-2 발현의 증가 등 의 기전을 통하여 이차손상으로 나타나는 신경세포의 손상과 신경섬유의 퇴화와 위축을 억제시키는 효능이 있음을 생각할 수 있다.
Ⅴ. 결 론
黃芩이 척수의 압박손상에 따른 운동기능장애에 미치는 영향을 관찰하기 위해서, 흰쥐의 척수에 압박 손상을 가한 후 黃芩 물추출물을 7일간 경구투여하고 BBB scale에 따라 운동기능의 변화를 관찰하였으며, 척수 전각의 운동신경세포와 신경섬유의 변화를 cresyl violet 염색과 luxor fast blue 염색 및 MAP-2의 면역 조직화학염색으로 관찰한바 아래와 같은 결과를 얻 었다.
1. 黃芩투여군은 대조군에 비해 척수압박손상에 의 한 후지의 운동기능장애를 유의하게 개선하였다.
2. 黃芩투여군은 대조군에 비해 척수압박손상에 의 한 척수 전각 운동신경세포의 감소를 유의하게 억제하였다.
3. 黃芩투여군은 대조군에 비해 척수압박손상에 의 한 신경섬유의 위축과 퇴화를 억제하였다.
4. 黃芩투여군은 대조군에 비해 척수압박손상 이후 의 MAP-2 양성반응 신경섬유의 감소를 억제하 였다.
이상의 결과로 보아 黃芩은 척수 전각의 운동신경 세포와 신경섬유 위축을 억제하는 기전에 의해 척수 손상에 따른 운동기능장애를 개선하는 것으로 판단 된다.
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