염증유발 백서에서 전침자극과 미세전류자극의 항-통각과민 효과 Anti-hyperalgesic Effects of Electroacupuncture Combination of Microcurrent Stimulation in Rat with Induced Inflammation원문보기
Purpose: The purpose of this study were to examine the anti-hyperalgesic effects of combination of electroacupuncture and microcurrent on anti-hyperalgesia in local hyperalgesia zone. Methods: It used 24 rats for experiment, divided them into control group, electroacupuncture group (EA group), micro...
Purpose: The purpose of this study were to examine the anti-hyperalgesic effects of combination of electroacupuncture and microcurrent on anti-hyperalgesia in local hyperalgesia zone. Methods: It used 24 rats for experiment, divided them into control group, electroacupuncture group (EA group), microcurrent group (MC group), combination of electroacupuncture with microcurrent (EA+MC group), caused hyperalgesia by injecting ${\lambda}-carrageenan$ into hindpaw. Thickness of hindpaw, mechanical pain threshold (MPT), thermal pain threshold (TPT), noxious flexion withdrawal reflex (NFR) and somatosensory evoked potential (SEP) were measured immediately after induction, at 24 hours, 48 hours and 72 hours after induction. The electrical stimulation was given once a day for three days, 20min per session. Results: Change of thickness, MPT, and TPT showed significant difference in all groups compared to control group. In particular, there were remarkable difference in EA+ME group. In particular there were remarkable differences in EA group and EA+MC group. Change of NFR(% threshold, % reaction time, % RMS) and SEP showed mainly significant differences in EA group and EA+ME group compared to control group. In particular, there were remarkable difference in EA+ME group. Conclusion: The above results suggest that appropriate combination of microcurrent with electroacupuncture for pain control will be very desirable.
Purpose: The purpose of this study were to examine the anti-hyperalgesic effects of combination of electroacupuncture and microcurrent on anti-hyperalgesia in local hyperalgesia zone. Methods: It used 24 rats for experiment, divided them into control group, electroacupuncture group (EA group), microcurrent group (MC group), combination of electroacupuncture with microcurrent (EA+MC group), caused hyperalgesia by injecting ${\lambda}-carrageenan$ into hindpaw. Thickness of hindpaw, mechanical pain threshold (MPT), thermal pain threshold (TPT), noxious flexion withdrawal reflex (NFR) and somatosensory evoked potential (SEP) were measured immediately after induction, at 24 hours, 48 hours and 72 hours after induction. The electrical stimulation was given once a day for three days, 20min per session. Results: Change of thickness, MPT, and TPT showed significant difference in all groups compared to control group. In particular, there were remarkable difference in EA+ME group. In particular there were remarkable differences in EA group and EA+MC group. Change of NFR(% threshold, % reaction time, % RMS) and SEP showed mainly significant differences in EA group and EA+ME group compared to control group. In particular, there were remarkable difference in EA+ME group. Conclusion: The above results suggest that appropriate combination of microcurrent with electroacupuncture for pain control will be very desirable.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 통증조절 기전이 중추수 준에서 작용하는 전침자극과 세포수준에서 작용 하는 미세전류의 단독 적용 또는 병용에 의한 항 -통각과민 효과의 차이를 규명하고자 한다.
가설 설정
a: significant differences between group I and group TV .b: significant differences from group I .Group I : Control, Group II: Electroacupuncture , Group HI: Microcurrent stimulation Group IV: Microcurrent stimulation+Electroacupuncture
제안 방법
STIM100C stimulator module 과 STIMSOC (Biopacsystem, USA)를 이용하여 한 쌍의 단극형 전극을 통 각과민 유발부위인 족저부에 삽입한 후 전기자극 하여 회피반사가 유발되는 전기적 통각역치를 결정한 다음, 통각역치의 L5배로 자극하여 근전도 모니터 에서 유해성 굴곡회 피반사 활동전위가 나타나면 저 장하였다.
1. program을 이용하여 잠복기, 반응시간, 실효치 진폭을 분석하였으며, 측정은 통각과민 유발 전, 유발 후 24시간, 48시 간, 72시간에 실시하였다.
, Japan)를 이용하여 두께를측정하였다. 각 군에서 통각과민 유발 전, 유발 후 24시간, 48시간, 72시간에 3회씩 측정하여 평 균값을 사용하였다.
(Oliveira 와 Prado, 2000). 따라서 본 연구에서는 통각과민을 유발한 백서를 대상으로 중추성 통증억제 기전으 로 설명되어지는 전침자극의 단독 적용과 말초성 억제기전으로 이해되는 미세전류의 병용에 의한 항-통각과민 효과의 차이를 알아보기 위하여 족 부종, 통각역치, 중추신경원의 흥분성 변화를 통 각과민 유발 직후, 유발 후 24시간, 유발 후 48시 간, 유발 후 72시간에 각각 측정하였다.
5sec.로 하였으며, 자극강도를 100 0、로 하여 20분 간 자극하였다.
체성감각 유발전위는 진단용 EMG(Sierra Ⅱ, Cadwell, USA)를 이용하여 측정하였다. 먼저 백서를 마취 시 킨 후 한 쌍의 monopolar needle을 이용하여 통 각과민이 유발 된 족부에 삽입하였다. 유발전위 기록을 위해 전극배 치 는 international 10-20 system을 이용하였는데, 피하전극을 사용하여 활동전극은 두개 부의 CZ, 참고전극은 Fpz에 삽입하였으며, 접지전극 은 외이에 배치하였다.
반응 측정시간은 조직의 손상을 방지하기 위하여 30초 이내로 제한하였으며, 3회를 측정하여 평 균값을 이용하였다(Sugden, 1983). 측정은 통각과 민 유발 전, 유발 후 24시간, 48시간, 72시간에 실시하였다.
, Touch-Test Sensory Evaluation, USA)를 이용하였다. 백서를 대상으로 4, 6, 15, 26, 60, 100, 180 g 의 monofilament를 사용하여 염증을 유발시킨 족부에 하였다. 사육실의 온도는 22±1 ℃, 습도 55±10 %를 유지 하였으며, 명암은 12시간 주기로 하였 으며 고형사료와 물은 자유롭게 먹도록 하였다.
유해성 굴곡회피반사의 측정은 ether로 흡입 마 취를 지속적으로 하면서 시행하였다. 백서를마취 한 후 유해성 굴곡회피반사 활동전위는 한 쌍의 단극형 전극(Biopac system, EL450, USA)을 사용하여 백 서의 대퇴이두근에 삽입하고 EMG100C amplifier module(Biopac system, USA)을 통하여 기록하였다.접 지 전극은 꼬리 에 부착하였다.
백서의 족부에 염증을 유발하기 위하여 ether를 이용하여 흡입마취 시킨 후 족부에 1 %의 X -carrageenan을 0.1 m2를 주입하고 24시간 후에 다시동일한 방법으로 추가 주입하였다.
실험동물에 통각과민을 유발시킨 후 대조군 ( I ), 전침자극군(U), 미세전류자극군(田), 미세전 류 및 전침자극군(IV)으로 구분하여 각 군에 무 작위로 6마리씩을 배정하였다.
열 통각역치는 hot plate(DJM Inc, Korea)를 이용하여 30℃온도에서 10분간 적응시킨 후 다시 50笆로 상승시켜 발판위에 백서를 올려놓고 뒷발 을 핥거나 바닥에서 들어 올리는 반응이 나타나는 시간을 측정하였다.
먼저 백서를 마취 시 킨 후 한 쌍의 monopolar needle을 이용하여 통 각과민이 유발 된 족부에 삽입하였다. 유발전위 기록을 위해 전극배 치 는 international 10-20 system을 이용하였는데, 피하전극을 사용하여 활동전극은 두개 부의 CZ, 참고전극은 Fpz에 삽입하였으며, 접지전극 은 외이에 배치하였다. 활동전위를 기록하기 위해high filter는 100 Hz , low filter는 1 Hz, gaine 2 0V, sweepe 100 ms, sample rate는 200회로 설정하였다.
유해성 굴곡회피반사의 측정은 ether로 흡입 마 취를 지속적으로 하면서 시행하였다. 백서를마취 한 후 유해성 굴곡회피반사 활동전위는 한 쌍의 단극형 전극(Biopac system, EL450, USA)을 사용하여 백 서의 대퇴이두근에 삽입하고 EMG100C amplifier module(Biopac system, USA)을 통하여 기록하였다.
전침자극은 백서의 GB 30에 침(동방침구, 한국) 을 10mm 깊이로 삽입하고 집게전극을 이용하여 전침자극기(Miyopoint, II)에 연결시켰다(Zhang, 2004). 자극매 개 변수로 맥 동빈도는 2 pps, 맥 동기 간은 0.1 ms로 하였으며, 근육에서 약간의 연축이 일어날 정도의 강도로 20분 간 자극하였다.
전침 및 미세전류 자극은 부종 유발 직후부터 매일 1회 총 3회 실시하였다.
족부 부종의 변화를 알아보기 위하여 Digimatic Caliper(Mitytoyo Inc., Japan)를 이용하여 두께를측정하였다. 각 군에서 통각과민 유발 전, 유발 후 24시간, 48시간, 72시간에 3회씩 측정하여 평 균값을 사용하였다.
체성감각 유발전위는 진단용 EMG(Sierra Ⅱ, Cadwell, USA)를 이용하여 측정하였다. 먼저 백서를 마취 시 킨 후 한 쌍의 monopolar needle을 이용하여 통 각과민이 유발 된 족부에 삽입하였다.
반응 측정시간은 조직의 손상을 방지하기 위하여 30초 이내로 제한하였으며, 3회를 측정하여 평 균값을 이용하였다(Sugden, 1983). 측정은 통각과 민 유발 전, 유발 후 24시간, 48시간, 72시간에 실시하였다.
측정 시 monofilainent의 끝이 백서의 족부에 접 촉된 상태에서 약간 휘어질 정도의 압력으로 적 용하였으며, 백서의 적응을 막기 위해 실험간 간 격은 최소 2분으로 하였다. 측정은 통각과민 유 발 전, 유발 후 24시간, 48시간, 72시간 동안 실시하였다.
반응 측정시간은 조직의 손상을 방지하기 위하여 30초 이내로 제한하였으며, 3회를 측정하여 평 균값을 이용하였다(Sugden, 1983). 측정은 통각과 민 유발 전, 유발 후 24시간, 48시간, 72시간에 실시하였다.
활동전위를 기록하기 위한 조건은 high pass filter500 Hz, low pass filter 10 Hz, gain 1000 “V, sample rate 1000 Hz, 하였고 noise voltage는 0.2 “V이었고 60 Hz의 notch-filter를 사용하였다. 검사자극은 단일 사각형 파로 2 ms 맥동기간으로 하였다.
유발전위 기록을 위해 전극배 치 는 international 10-20 system을 이용하였는데, 피하전극을 사용하여 활동전극은 두개 부의 CZ, 참고전극은 Fpz에 삽입하였으며, 접지전극 은 외이에 배치하였다. 활동전위를 기록하기 위해high filter는 100 Hz , low filter는 1 Hz, gaine 2 0V, sweepe 100 ms, sample rate는 200회로 설정하였다.측정은통각과민 유발 전, 유발후24시간, 48시간, 72시간에 실시하였다.
대상 데이터
실험군의 분류는 Table 1과 같다. 실험동물은 체중이 247.3±2.68 g의 8주령 Sprague-Dawley계 백서 24마리를 분양받아 1주일간 안정시킨 후 사용하였다. 사육실의 온도는 22±1 ℃, 습도 55±10 %를 유지 하였으며, 명암은 12시간 주기로 하였 으며 고형사료와 물은 자유롭게 먹도록 하였다.
데이터처리
무를알기 위하여 단일표본 Kolmogorov-Smimov 검정을실시하였다. 그 결과 정규 분포가 인정되어, 각 측정항목들의 측정시기별 군 간의 차이는 일원배치분산분석(one-way ANOVA)으로 분석하였으며, 사 후검정은 Tukey 검정을 실시하였다. 통계학적 유 의성을 검증하기 위해 유의수준 a는 0.
각 측정 항목의 정규분포 유. 무를알기 위하여 단일표본 Kolmogorov-Smimov 검정을실시하였다. 그 결과 정규 분포가 인정되어, 각 측정항목들의 측정시기별 군 간의 차이는 일원배치분산분석(one-way ANOVA)으로 분석하였으며, 사 후검정은 Tukey 검정을 실시하였다.
이론/모형
기계적 통각역치 측정은 von Freyfilament(North Coast Medical Inc., Touch-Test Sensory Evaluation, USA)를 이용하였다. 백서를 대상으로 4, 6, 15, 26, 60, 100, 180 g 의 monofilament를 사용하여 염증을 유발시킨 족부에 하였다.
통각과민에 대한 전기자극 또는 약물의 척수 및 상척수 신경회로에서의 유해성 자극에 대한 중추기전을 알아보기 위하여 유해성 굴곡회피반사(Gozariu 등, 1996; 김용익 등, 2001; Seybo너 등, 2003; Zhu 등, 2004)와 유해성 체성감각 유발전위 (Lopez 등, 2004) 측정을 사용한다. 유해성 굴곡회 피반사에 대한 전기자극의 효과를 연구한 보고에서 김수현 (2006)은 백서의 족부에 열 자극에 의한 통각과민을 유발 시킨 후 고전압맥동전류를 적용한 결과에서 일차통각과민대의 유해성 굴곡 회피반사의 실효치 진폭이 유발 후 48시간부터는 현저히 감소한다고 하였다.
성능/효과
외상, 수술 또는 염증에 의해 유발되는 통각 과민은 유해성 자극에 의해 비정상적인 심한 통 증을 유도하며, 시간의 경과에 따라 손상 초기에 는 유해성 수용기의 민감화에 의한 전형적인 말초성 민감화(peripheral sensitization)7} 나타나고, 이후 수 시간에서 수 주 동안 유해성 감각이 지속적으로 투입되면 중추신경계 신경원의 반응을 증가시 키는 중추성 민감화(central sensitization) 가진 행된다(SandktThler등, 2000). 그러므로 손상부위는어느 정도 치유되더라도 중추성 민감화에 의해 장기 간 지속되는 통각과민 증상이 남아 있으면 통증 치료가 매우 어려워지기 때문에 중주신경계에서 며, 유발 후 72시간(pvO.OOl)에서 실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 내재성 아편물질의 유리를 촉진시켜 진통을 유발 시키는 전침자극과 같은 하행성 통증조절 기전에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
기계적 통각역치의 변화에 대한 일원 분산분석 에서 통각역치 유발 후 48시간(pv0.05)에는 I 군 과 IV군 사이에서, 유발 후 72시간(pvO.O5) 에는 I군과 모든 실험군 사이에서 유의한 차이가 나타났다(Figure 2).
반응시간 변화에 대한 일원 분산분석에서 통 각과민 유발 후 24시간에는 유의한 차이가 없었으며, 유발 후 48시간(pvO.OOl), 72시간(pvO.OOl)에서 실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정에서 유발 후 48시간, 72시간에는 I 군과 n 군 및 IV군에 대하여 유의한 차이가 나타났다(Figure 5).
Ainsworth 등(2006)은 전기자극에 의한 항-통각과민 효과를 알아보기 위하여 근육에 통각과민 을 유발한 2주 후에 높은 빈도(100 Hz)와 낮은 빈 도(4 Hz)의 경피신경전기자극을 적용하고 기계적 통각역치를 측정한 결과에서 오랜 기간 동안의 통각과민을 감소시킨다고 보고하였다. 본 실험에 서도 기계적 통각역치 변화는 통각과민 유발 후 24시간대에서 모든 실험군의 역치가 감소하였다 가 점차 회복되는 양상을 보였으며, 특히 전침자 극과 미세전류를 병용한 치료군에서 더 많은 증가를 보였다. Sluka와 Chandran(2002)은 백서의 족부에 3 % A-carrageenan을 주입하여 통각과민을유발한 후 낮은 빈도와 높은 빈도의 전기자극시 기계적 및 열적 통각역치의 변화를 측정한 결과 에서 대조군에 비해 모든 실험군이 유의한 차이를 보여 기계적 통각역치와 열적 통각역치를 증 가시키는 것으로 나타났다.
그러나 Zhang 등 (2004)의 연구에서는 전침자극을 한 결과 통각과 민 유발 후 5시간에서 부종이 유의하게 감소한 것으로 보고하였다. 본 연구에서는 대조군에 대하여 모든 실험군이 24시간대부터 유의한 차이를 보였으며, 특히 전침자극과 미세전류를 병용한 군에서 많은 감소를 보였다.
유해성 굴곡회 피반사에 대한 전기자극의 효과를 연구한 보고에서 김수현 (2006)은 백서의 족부에 열 자극에 의한 통각과민을 유발 시킨 후 고전압맥동전류를 적용한 결과에서 일차통각과민대의 유해성 굴곡 회피반사의 실효치 진폭이 유발 후 48시간부터는 현저히 감소한다고 하였다. 본 연구에서는 유해 성 굴곡회피반사의 잠복시는 모든 실험군에서 유의한 변화가 없었으나 유발역치, 반응시간, 실효 치 진폭은 유발 후 48시간이 후부터 전침을 적용한 군과 전침자극과 미세전류를 병용한 실험군 이 다른 실험군에 대하여 유의한 차이를 보였다.Meissner 등(2004)은 손가락에 전기자극으로 통증을 유발한 후 전침자극을 통하여 유해성 자극에 대한 체성감각 유발전위의 진폭이 유의하게 감소 된다고 보고하였다.
본 연구에서는 통각과민이 유발된 백서에서 주로 중추기전에 의해 항-통각과민 효과를 나타내는 전침자극과 세포수준에서 작용하는 미세전 류자극의 단독 적용 및 병용이 모두 통각과민을 억제하는 효과가 있었으며, 특히 전침자극과 미 세전류자극의 병용 시 항-통각과민 효과는 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 따라서 통증조절을 위한 전침자극 시 미세전류의 병용이 항-통각과 민에 미치는 효과에 대한 임상연구가 필요할 것으로 생각된다.
Sluka와 Chandran(2002)은 백서의 족부에 3 % A-carrageenan을 주입하여 통각과민을유발한 후 낮은 빈도와 높은 빈도의 전기자극시 기계적 및 열적 통각역치의 변화를 측정한 결과 에서 대조군에 비해 모든 실험군이 유의한 차이를 보여 기계적 통각역치와 열적 통각역치를 증 가시키는 것으로 나타났다. 본 연구에서도 열적 통각역치 변화에서 염증 유발 후 24시간대에서 모든 실험군의 역치가 감소하였다가 점차 회복되는 양상을 보였으며, 48시간대에서 전침자극과 전 침과 미세전류를 병용한 실험군에서 더 많은 증 가를 보였다. 따라서 통각과민 부위에 전침과 미 세전류의 병용이 중추신경계에서 내재성 아편물 질의 유리를 촉진과 말초병변부의 염증활성화를 억제시켜 역치상승에 도움이 된 것으로 생각된다.
Meissner 등(2004)은 손가락에 전기자극으로 통증을 유발한 후 전침자극을 통하여 유해성 자극에 대한 체성감각 유발전위의 진폭이 유의하게 감소 된다고 보고하였다. 본 연구에서도 체성감각 유 발전위 진폭의 변화가 유발 후 48시간대부터 감 소하기 시작하였으며 유발 후 72시간에서는 전침 자극을 단독 적용하거나 전침자극과 미세전류를 병용한 실험군에서 진폭의 감소가 현저하였다. 이상의 결과에서 중추성 통증억제 작용을 하는 전침자극과 말초수준에서 작용하는 미세전류 의 병용이 모두 항-통각과민 효과가 있는 것으로 나타났으며, 전침자극과 미세 전류자극의 병용이 항-통각과민 효과를 더욱 상승시키는 것으로 나타났다.
001) 에서실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정 에서 유발 후 48시간에는 I군과 II군 및 IV군, HI군과 II군 및 IV군 사이에서, 72시간에는 I군 과 모든 실험군 사이에서, m군과 IV군 사이에서 유의한 차이가 나타났다(Figure 4).
01)에서 군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정에서 유발 후 24시간에는 I군과 모든 실험군 사이에서, 48시간에는 I군과 II군 및 IV 군 사이에서, 72시간에는 I군과 모든 실험군 사 이에서 유의한 차이가 나타났다(Figure 3).
OOl)에서 실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정에서 유발 후 48시간, 72시간에는 I 군과 n 군 및 IV군에 대하여 유의한 차이가 나타났다(Figure 5).
OOl)에서 실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정에서 유발 후 48시간, 72시간에는 I 군과 n 군 및 IV군에 대하여 유의한 차이가 나타났다(Figure 6).
실효치 진폭 변화에 대한 일원 분산분석에서 통각과민 유발 후 24시간에는 유의한 차이가 없었으며, 유발 후 48시간(pvO.Ol), 72시간(pvO.OOl)에서 실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정에서 유발 후 48시간, 72시간에는 I 군과 n 군 및 IV군에 대하여 유의한 차이가 나타났다(Figure 6).
역치 변화에 대한 일원 분산 분석에서 통각과 민 유발 후 24시간에는 유의한 차이가 없었으며,유발 후 48시간 (p<0.001), 72시간 (p<0.001) 에서실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정 에서 유발 후 48시간에는 I군과 II군 및 IV군, HI군과 II군 및 IV군 사이에서, 72시간에는 I군 과 모든 실험군 사이에서, m군과 IV군 사이에서 유의한 차이가 나타났다(Figure 4).
열 통각역치의 변화에 대한 일원 분산분석에서유발 후 24시간(p<0.001), 48시간(pvO.OOl), 72시간(p<0.01)에서 군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정에서 유발 후 24시간에는 I군과 모든 실험군 사이에서, 48시간에는 I군과 II군 및 IV 군 사이에서, 72시간에는 I군과 모든 실험군 사 이에서 유의한 차이가 나타났다(Figure 3).
본 연구에서도 체성감각 유 발전위 진폭의 변화가 유발 후 48시간대부터 감 소하기 시작하였으며 유발 후 72시간에서는 전침 자극을 단독 적용하거나 전침자극과 미세전류를 병용한 실험군에서 진폭의 감소가 현저하였다. 이상의 결과에서 중추성 통증억제 작용을 하는 전침자극과 말초수준에서 작용하는 미세전류 의 병용이 모두 항-통각과민 효과가 있는 것으로 나타났으며, 전침자극과 미세 전류자극의 병용이 항-통각과민 효과를 더욱 상승시키는 것으로 나타났다.
족부의 부종 변화에 대한 일원 분산분석에서 통각과민 유발 후 24시간에는 대조군에 비해 모든 실험군에서 감소가 나타났으나 유의한 차이는없었다. 유발 후 48시간(pvO.
진폭 변화에 대한 일원 분산분석에서 통각과 민 유발 후 24, 48시간에는 유의한 차이가 없었으며, 유발 후 72시간(pvO.OOl)에서 실험군 간에 유의한 차이가 나타났다. 사후 검정에서 유발 후 72 시간에는 H, IV군이 I, 이군에 대하여 유의한 차이가 나타났다(Figure 7).
후속연구
본 연구에서는 통각과민이 유발된 백서에서 주로 중추기전에 의해 항-통각과민 효과를 나타내는 전침자극과 세포수준에서 작용하는 미세전 류자극의 단독 적용 및 병용이 모두 통각과민을 억제하는 효과가 있었으며, 특히 전침자극과 미 세전류자극의 병용 시 항-통각과민 효과는 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 따라서 통증조절을 위한 전침자극 시 미세전류의 병용이 항-통각과 민에 미치는 효과에 대한 임상연구가 필요할 것으로 생각된다.
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