좌골신경손상 쥐 모델을 이용한 미세전류 자극의 근위축 억제 효과 확인 및 자극 세기 별 비교 The Effect of Microcurrent Electrical Stimulation on Muscle Atrophy Suppression in a Sciatic Nerve Injured Rat Model; Comparative Study by Current Intensity원문보기
Microcurrent electrical stimulation(MES) has been used to accelerate recovery of atrophied skeletal muscle. However, convincing stimulation parameters for suppressing muscle atrophy due to injured sciatic nerve remains unclear. The objective of this study was to investigate the effective intensity o...
Microcurrent electrical stimulation(MES) has been used to accelerate recovery of atrophied skeletal muscle. However, convincing stimulation parameters for suppressing muscle atrophy due to injured sciatic nerve remains unclear. The objective of this study was to investigate the effective intensity of MES on restraining muscle atrophy with rat model underwent sciatic nerve injury(SNI). Twenty-5-week-old Sprague Dawley male rats were equally assigned to five groups : Control group(Control, CON, n = 4), Denervation group(Denervation, D, n = 4), Denervation with MES of $22{\mu}A$ group(Denervation + $22{\mu}A$, D+22, n = 4), Denervation with MES of $100{\mu}A$ group (Denervation + $100{\mu}A$, D+100 n = 4), Denervation with MES of $400{\mu}A$ group(Denervation + $400{\mu}A$, D+400, n = 4). To induce muscle atrophy, all rats in the D, D+22, D+100, and D+400 groups, were subjected to sciatic nerve injury on their right hindlimb and allowed to have 1 week of resting period. Following this period, rats underwent daily MES(60 min/ a day, 5times/1week) for 4 weeks. After that, we investigate morphological changes in muscle volume by using in vivo micro-computed tomography at week 0, 1, 3 and 5. After 5 weeks, the muscle volume had the highest value in D+400 group, and also noticeably increased in D+100 group compared to it in D group. The results of this study imply that MES with current intensities between $100-400{\mu}A$ can suppress muscle atrophy effectively.
Microcurrent electrical stimulation(MES) has been used to accelerate recovery of atrophied skeletal muscle. However, convincing stimulation parameters for suppressing muscle atrophy due to injured sciatic nerve remains unclear. The objective of this study was to investigate the effective intensity of MES on restraining muscle atrophy with rat model underwent sciatic nerve injury(SNI). Twenty-5-week-old Sprague Dawley male rats were equally assigned to five groups : Control group(Control, CON, n = 4), Denervation group(Denervation, D, n = 4), Denervation with MES of $22{\mu}A$ group(Denervation + $22{\mu}A$, D+22, n = 4), Denervation with MES of $100{\mu}A$ group (Denervation + $100{\mu}A$, D+100 n = 4), Denervation with MES of $400{\mu}A$ group(Denervation + $400{\mu}A$, D+400, n = 4). To induce muscle atrophy, all rats in the D, D+22, D+100, and D+400 groups, were subjected to sciatic nerve injury on their right hindlimb and allowed to have 1 week of resting period. Following this period, rats underwent daily MES(60 min/ a day, 5times/1week) for 4 weeks. After that, we investigate morphological changes in muscle volume by using in vivo micro-computed tomography at week 0, 1, 3 and 5. After 5 weeks, the muscle volume had the highest value in D+400 group, and also noticeably increased in D+100 group compared to it in D group. The results of this study imply that MES with current intensities between $100-400{\mu}A$ can suppress muscle atrophy effectively.
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문제 정의
결론적으로, 본 연구는 불용성 근위축을 해결하기 위한 한 방법으로 어떤 세기의 미세 전류 자극이 효과적인지를 제안하기 위해 수행하였다. Micro-CT에서 획득한 영상을 이용하여 쥐의 우측 하퇴근 부피의 단면 촬영 사진과 3D 분석을 통한 근육 부피를 정량적으로 파악한 결과 100 μA 이상의 미세 전류 자극이 근위축 질환에 있어 긍정적인 결과를 나타내는 것을 알 수 있었고, 특히 400 μA 세기의 미세 전류 자극이 근위축 질환에 있어 더 효과적일 것으로 예측된다.
따라서, 본 연구에서는 근위축 억제 및 개선에 대하여 효과적인 미세 전류 세기를 찾기 위해 좌골 신경절제술을 이용한 소동물 근위축 모델에 22 μA, 100μA, 400 μA의 3가지 세기의 미세 전류 자극을 적용하고 근육 부피의 형태학적 변화를 통해 각각의 억제 및 개선 정도를 비교 및 분석하고자 하였다.
본 연구에서는 좌골신경절제술을 이용한 소동물 근위축 모델에 미세 전류의 효과를 평가하고, 미세 전류의 효과적인 세기를 찾기 위해 22 μA, 100 μA, 400 μA의 3가지 세기의 미세 전류 자극을 적용함으로써 근육 부피의 변화를 형태학적으로 평가하여 각각의 개선 정도를 살펴보고자 하였다.
또한, 미세전류자극에 따른 호중구의 세포 이동에 대한 기존 연구 결과, 60 μA 에서 가장 활발하게 세포 이동이 나타났으며[34], 미세전류자극 세기(100, 200,300 μA)에 따른 인체 피부세포의 주전성에 대한 기존 연구에서는 세포 이동률 및 세포 이동과 관련된 라멜리포듐의 생성이 200 μA에서 가장 높게 나타났다[35]. 이를 바탕으로 세포 종류에 따라 효율적인 미세전류자극 세기가 다르게 나타날 것이라고 사료되어, 본 연구에서는 근위축이 유발된 근육 조직에의 미세전류 자극의 영향 평가와 동시에 자극 세기에 따른 효과를 비교 및 분석하고자 하였다. 이를 바탕으로 자극 세기 선정은 기존 연구에서 이용되어 왔던 10 μA에서 500 μA 범위 내에서 이루어졌으며, 근육조직에 주로 적용하였던 100 μA[22,36], 최소치와 근사한 22 μA, 최대치와 근사한 400 μA, 총 3가지 자극 세기를 선정하여 그에 따른 근위축 억제 및 개선 효과를 비교분석 하였다.
제안 방법
(YWC-130729-1) 본 연구를 위해 수컷 5주령 Sprague Dawley rat 20마리를 사용하였으며, 대조군(Control, Con, n = 4)과 좌골신경절제술을 시행한 군(Denervation, D, n = 4), 좌골신경절제술 및 22 μA 미세전류자극 군(Denervation + 22 μA, D+22, n = 4), 좌골 신경절제술 및 100 μA 미세전류자극 군(Denervation +100 μA, D+100 n = 4), 좌골신경절제술 및 400 μA 미세전류자극 군(Denervation + 400 μA, D+400, n = 4)으로 나누었다.
D+22군에는 22 μA, D+100군에는 100 μA, 그리고 D+400군에는 400 μA의 미세전류자극을 가하였고 자극은 미세 전류 패치를 오른쪽 다리 피부에 직접 부착하여 주 5회 하루 1시간씩 진행하였다(그림 2).
주 5회, 하루 1시간씩 총 4주에 걸쳐 자극을 수행하였으며, 자극 세기에 따른 근육의 형태학적 변화를 평가하기 위해 Micro-CT를 이용하였다. Micro-CT 촬영은 좌골신경절제술을 시행하기 직전, 좌골신경절제술 시행 후 1주, 3주, 5주에 실시하였다.
그림 4. 각 군별 1주, 3주, 5주 근육 단면 영상(2D) 및 3D 모델.
전체 영상 내에서 근육 영상만을 추출하기 위해 경계치 기법(Threshold method)을 사용하였으며, 이를 위해 우측 하퇴근의 각 조직들에 해당되는 그레이 값(Gray value)를 구하였다[17]. 각 조직을 그레이 값에 따라 뼈 조직, 근육 조직, 지방 조직, 피부로 각 조직을 구분하였으며, 이중 근육 조직 만을 추출하였다. 추출된 우측 하퇴근 영상을 통하여 우측 하퇴근의 부피를 구하였다(CT-AN ver.
본 연구는 소동물의 근육 조직의 형태학적 변화를 관찰하기 위하여 생체 내 미세단층촬영 시스템(In vivo Micro-CT,Skyscan1076, Brucker, Germany)을 사용하였다. 근위축 유발 전(0주)과 유발 후 1주, 3주(자극 2주), 5주(자극4주) 후에 우측 하퇴근 단층 촬영을 실시하였으며, 촬영 시 동물의 움직임을 최소화 하고자 Isoflurane 3 vol% with O21.5 L/min을 사용하여 가스 마취 후 촬영하였다. 촬영은 해상도 18 μm, 관전압 85 KV, 관전류 118 μA, 노출 시간 2065 ms, 1 mm 두께의 알루미늄 필터, 및 0.
그림 1. 근위축 유발을 위한 좌골신경절제술 수행.
무균 처리 된 환경에서 오른쪽 대퇴부 피부를 약 1 cm정도 절개 후 좌골 신경을 찾아 3 mm 정도 절제하고 절개된 피부를 봉합하였다(그림1). 모든 수술 과정에는 아이소플루레인액(Isoflurane, 하나제약)을 이용한 가스 마취가 수행하였고 농도는 Isoflurane, 3 vol% with O2 1.5 L/min를 유지한 채로 진행되었다.
모든 실험 동물은 환기가 잘 되고 청결한 실험실에서 실험군 별로 사육되었고, 온도와 습도는 일정하게 유지되었으며(온도: 23 ± 3℃, 습도: 50 ± 10%), 사료는 rat 전용 사료를 사용하였고, 식수는 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.
좌골 신경절제술은 실험 시작 전 CON군을 제외한 모든 군의 개체들을 대상으로 수행되었다. 무균 처리 된 환경에서 오른쪽 대퇴부 피부를 약 1 cm정도 절개 후 좌골 신경을 찾아 3 mm 정도 절제하고 절개된 피부를 봉합하였다(그림1). 모든 수술 과정에는 아이소플루레인액(Isoflurane, 하나제약)을 이용한 가스 마취가 수행하였고 농도는 Isoflurane, 3 vol% with O2 1.
미세 전류 자극 수행 기간에 따른 근육 부피에의 효과를 살펴보기 위해 1주차 대비 3주차에서의 근육 부피 증가량(초기 2주 근육 부피 증가량)과 3주차 대비 5주차에서의 근육 부피 증가량(후기 2주 근육 부피 증가량)을 비교하였다(그림 8). 그 결과, D군을 제외한 나머지 모든 군에서 초기 2주 근육 부피 증가량이 후기 2주 근육 부피 증가량에 비해 높은 것을 확인하였다.
미세전류자극의 경우 좌골신경절제술 시행 1주일(근위축 유발 기간) 후부터 진행되었으며, 각 자극 세기에 따라 실험군을 나누어 진행하였다. 주 5회, 하루 1시간씩 총 4주에 걸쳐 자극을 수행하였으며, 자극 세기에 따른 근육의 형태학적 변화를 평가하기 위해 Micro-CT를 이용하였다.
본 연구는 소동물의 근육 조직의 형태학적 변화를 관찰하기 위하여 생체 내 미세단층촬영 시스템(In vivo Micro-CT,Skyscan1076, Brucker, Germany)을 사용하였다. 근위축 유발 전(0주)과 유발 후 1주, 3주(자극 2주), 5주(자극4주) 후에 우측 하퇴근 단층 촬영을 실시하였으며, 촬영 시 동물의 움직임을 최소화 하고자 Isoflurane 3 vol% with O21.
생체 내 미세단층촬영 시스템에 의해 촬영된 우측 하퇴근 영상은 동물 촬영 및 영상 재건(Nrecon ver.1.6.9.3, Brucker,Germany)을 수행하였다. 전체 영상 내에서 근육 영상만을 추출하기 위해 경계치 기법(Threshold method)을 사용하였으며, 이를 위해 우측 하퇴근의 각 조직들에 해당되는 그레이 값(Gray value)를 구하였다[17].
실험 주차에 따른 근육 부피 증가량을 비교하기 위해 0주차 대비 1주차, 1주차 대비 3주차, 1주차 대비 5주차, 3주차 대비 5주차의 근육 부피를 도식화 하였다(그림 6, 7). 좌골신경절제술을 통해 근감소를 유발한 D, D+22, D+100, D+400군에 대해 수술 전(0주)과 수술 1주 후의 근육 부피를 비교하였다(그림 6).
이를 바탕으로 자극 세기 선정은 기존 연구에서 이용되어 왔던 10 μA에서 500 μA 범위 내에서 이루어졌으며, 근육조직에 주로 적용하였던 100 μA[22,36], 최소치와 근사한 22 μA, 최대치와 근사한 400 μA, 총 3가지 자극 세기를 선정하여 그에 따른 근위축 억제 및 개선 효과를 비교분석 하였다.
D+22군에는 22 μA, D+100군에는 100 μA, 그리고 D+400군에는 400 μA의 미세전류자극을 가하였고 자극은 미세 전류 패치를 오른쪽 다리 피부에 직접 부착하여 주 5회 하루 1시간씩 진행하였다(그림 2). 자극은 총 4주간 진행되었고, 자극이 진행되는 동안 실험동물의 움직임을 최소화하기 위해 아이소플루레인액(Isoflurane,하나제약)을 이용한 가스 마취를 수행하였다. 초기에는 Isoflurane 5 vol% with O2 1.
좌골 신경절제술을 수행하고 일주일간의 적응 기간 이후 전기적 자극을 수행하였다. D+22군에는 22 μA, D+100군에는 100 μA, 그리고 D+400군에는 400 μA의 미세전류자극을 가하였고 자극은 미세 전류 패치를 오른쪽 다리 피부에 직접 부착하여 주 5회 하루 1시간씩 진행하였다(그림 2).
실험 주차에 따른 근육 부피 증가량을 비교하기 위해 0주차 대비 1주차, 1주차 대비 3주차, 1주차 대비 5주차, 3주차 대비 5주차의 근육 부피를 도식화 하였다(그림 6, 7). 좌골신경절제술을 통해 근감소를 유발한 D, D+22, D+100, D+400군에 대해 수술 전(0주)과 수술 1주 후의 근육 부피를 비교하였다(그림 6). 그 결과 네 군 모두 1보다 낮은 값을 가짐으로써 근육이 감소되었으며, 모든 군들 사이에서 유의한 차이가 보이지 않았다.
미세전류자극의 경우 좌골신경절제술 시행 1주일(근위축 유발 기간) 후부터 진행되었으며, 각 자극 세기에 따라 실험군을 나누어 진행하였다. 주 5회, 하루 1시간씩 총 4주에 걸쳐 자극을 수행하였으며, 자극 세기에 따른 근육의 형태학적 변화를 평가하기 위해 Micro-CT를 이용하였다. Micro-CT 촬영은 좌골신경절제술을 시행하기 직전, 좌골신경절제술 시행 후 1주, 3주, 5주에 실시하였다.
촬영은 해상도 18 μm, 관전압 85 KV, 관전류 118 μA, 노출 시간 2065 ms, 1 mm 두께의 알루미늄 필터, 및 0.7°의 회전각도(rotation adjustment)를 포함하는 파라미터 설정 하에 수행되었다.
각 조직을 그레이 값에 따라 뼈 조직, 근육 조직, 지방 조직, 피부로 각 조직을 구분하였으며, 이중 근육 조직 만을 추출하였다. 추출된 우측 하퇴근 영상을 통하여 우측 하퇴근의 부피를 구하였다(CT-AN ver.1.10.9.0, Brucker, Germany).
대상 데이터
좌골 신경절제술은 실험 시작 전 CON군을 제외한 모든 군의 개체들을 대상으로 수행되었다. 무균 처리 된 환경에서 오른쪽 대퇴부 피부를 약 1 cm정도 절개 후 좌골 신경을 찾아 3 mm 정도 절제하고 절개된 피부를 봉합하였다(그림1).
데이터처리
모든 결과값은 평균 ± 표준편차(SD)로 표현하였고, 통계분석에 사용된 유의기준 p는 0.05로 설정하였다.
미세 전류 자극 전후 실험군 별 측정값이 통계적으로 서로 유의한 차이를 나타내는지 비교하기 위하여 SPSS 18.0(SPSS Inc., USA)를 사용하여 독립 표본 t-test를 시행하였다. 모든 결과값은 평균 ± 표준편차(SD)로 표현하였고, 통계분석에 사용된 유의기준 p는 0.
이론/모형
3, Brucker,Germany)을 수행하였다. 전체 영상 내에서 근육 영상만을 추출하기 위해 경계치 기법(Threshold method)을 사용하였으며, 이를 위해 우측 하퇴근의 각 조직들에 해당되는 그레이 값(Gray value)를 구하였다[17]. 각 조직을 그레이 값에 따라 뼈 조직, 근육 조직, 지방 조직, 피부로 각 조직을 구분하였으며, 이중 근육 조직 만을 추출하였다.
성능/효과
상대 값 결과를 살펴보면, 1주대비 3주에서 D군에 비해 CON군, D+100군, D+400군에서 통계적으로 유의하게 높은 증가량을 보였으며, 1주 대비 5주에서는 CON군과 D+400에서 D군에 비해 유의하게 높은 증가량이 나타났다. 3주 대비 5주에서는 D+400군이 CON군에 비해 유의하게 높은 수치가 나타났으며, 절댓값 결과 중 5주차의 결과에서 D+400군이 CON군 보다 높은 근육 부피를 나타낸 근거로 판단하였다. 마지막으로 각 군의 주차 별 근육 부피 변화에 대한 결과를 살펴보면, D+400군과 CON군에서 1주 대비 3주의 상대값이 3주 대비 5주의 상대값 보다 높은 값을 나타냈다.
자극 전(실험 1주차)에 대한 자극 2주 후(실험 3주차)의 근육 부피는 D군을 제외한 모든 군에서 1보다 큰 값이 나타난 것으로 보아 부피가 증가했음을 알 수 있다(그림 7a). D군과 나머지 군들을 비교해 본 결과, D+22군을 제외한 모든 군에서 유의한 차이가 나타났다. 특히, D+400군보다 D+100군과 CON군에서 유의한 차이가 있었다(p < 0.
Micro-CT에서 획득한 영상을 이용하여 쥐의 우측 하퇴근 부피의 단면 촬영 사진과 3D 분석을 통한 근육 부피를 정량적으로 파악한 결과 100 μA 이상의 미세 전류 자극이 근위축 질환에 있어 긍정적인 결과를 나타내는 것을 알 수 있었고, 특히 400 μA 세기의 미세 전류 자극이 근위축 질환에 있어 더 효과적일 것으로 예측된다.
좌골신경절제술을 통해 근감소를 유발한 D, D+22, D+100, D+400군에 대해 수술 전(0주)과 수술 1주 후의 근육 부피를 비교하였다(그림 6). 그 결과 네 군 모두 1보다 낮은 값을 가짐으로써 근육이 감소되었으며, 모든 군들 사이에서 유의한 차이가 보이지 않았다. 자극 전(실험 1주차)에 대한 자극 2주 후(실험 3주차)의 근육 부피는 D군을 제외한 모든 군에서 1보다 큰 값이 나타난 것으로 보아 부피가 증가했음을 알 수 있다(그림 7a).
미세 전류 자극 수행 기간에 따른 근육 부피에의 효과를 살펴보기 위해 1주차 대비 3주차에서의 근육 부피 증가량(초기 2주 근육 부피 증가량)과 3주차 대비 5주차에서의 근육 부피 증가량(후기 2주 근육 부피 증가량)을 비교하였다(그림 8). 그 결과, D군을 제외한 나머지 모든 군에서 초기 2주 근육 부피 증가량이 후기 2주 근육 부피 증가량에 비해 높은 것을 확인하였다. 또한, 아무런 처치를 수행하지 않은 CON 군에서는 그 차이가 유의하게 나타났으며(p <0.
이를 통해, 좌골신경절제로 인한 근위축이 진행된 것을 확인하였다. 근육 부피의 절댓값 결과를 살펴보면, 3주 차에서 D+22군 보다 D+100군과 D+400군에서 근육 부피값이 유의하게 높은 값이 나왔다. 이 결과는 일정 세기 이상의 미세 전류 자극이 효과가 있는 것으로 판단되며, 특히 D+400군은 5주에서 D군 뿐만 아니라 CON군보다 통계적으로 높은 근육 부피를 나타낸 것으로 보아 근위축의 억제 효과뿐 만 아니라, 근육 부피 증가에 있어 긍정적인 효과를 나타낸 것으로 사료된다.
더불어 4주간의 미세 전류 자극을 수행한 5주차의 경우에서는 D군에 비해 D+400군에서만 유의한 증가를 보였으며, 아무런 처치를 하지 않은 CON군과 비교한 결과에서도 상대적으로 더 큰 근육 부피를 차지함을 확인하였다(p < 0.05) (그림 5d).
또한, CON군과 D+400군의 근육 부피 증가율을 비교해 본 결과, D+400군에서 상대적으로 더 큰 증가율을 보였다(p < 0.05).
좌골신경 절제술과 각각의 미세 전류 자극에 따른 근육 부피의 변화를 육안적으로 관찰하기 위하여 근육 단면 영상(2D)과 3D 모델 영상을 살펴본 결과, 아무런 처치를 하지 않은 CON군에 비해 좌골신경 절제술을 가한 나머지 군 들에서는 수술을 수행한 시기를 기점으로 1주 후 근육 부피가 감소한 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 미세 전류 자극을 가한 2주 후에서는 D군을 제외한 나머지 자극 군에서 근육 부피가 증가한 것을 확인하였고, 자극 4주 후에는 D+100군과 D+400군의 부피가 CON군의 부피와 유사하게 나타났다(그림 4).
또한, 아무런 처치를 수행하지 않은 CON 군에서는 그 차이가 유의하게 나타났으며(p <0.0001), 자극군에서는 D+400군에서 유의한 차이를 보였다(p < 0.05).
3주 대비 5주에서는 D+400군이 CON군에 비해 유의하게 높은 수치가 나타났으며, 절댓값 결과 중 5주차의 결과에서 D+400군이 CON군 보다 높은 근육 부피를 나타낸 근거로 판단하였다. 마지막으로 각 군의 주차 별 근육 부피 변화에 대한 결과를 살펴보면, D+400군과 CON군에서 1주 대비 3주의 상대값이 3주 대비 5주의 상대값 보다 높은 값을 나타냈다. 이는 기존의 미세 전류 자극이 근육 손상 초기에 효과가 있다는 결과와 일치하였다[13].
각 군의 우측 하퇴근 부피는 각각의 촬영 시점에서 분석한 근육 부피의 절댓값과 0주 대비 1주, 1주 대비 3주, 3주 대비 5주, 1주 대비 5주의 근육 부피의 상대값으로 나타내었다. 먼저 좌골신경절제로 인한 근위축의 발생 여부를 판단하기 위해 0주 대비 1주차의 결과를 살펴보면, 모든 개체에서 근육 부피가 감소하였으며, 평균 7%의 감소량을 보였다. 이를 통해, 좌골신경절제로 인한 근위축이 진행된 것을 확인하였다.
이후 근육 부피에의 좌골신경 절제술의 영향을 분석하고자 수술 시행 및 1주간의 적응 기간 후 근육 부피 값을 구한 결과에서는 CON군을 포함한 모든 군에서 비교적 유사한 값을 나타낸 것을 확인하였다(그림 5b). 반면, D군 대비 각 주차 별미세 전류 자극 군의 근육 부피 차이를 비교하기 위해 t-test를 실시한 결과, 2주간의 미세 전류 자극을 수행한 3주차에서는 D군에 비해 CON군, D+100군, 그리고 D+400군에서 유의한 증가를 보였다(그림 5c). 더불어 4주간의 미세 전류 자극을 수행한 5주차의 경우에서는 D군에 비해 D+400군에서만 유의한 증가를 보였으며, 아무런 처치를 하지 않은 CON군과 비교한 결과에서도 상대적으로 더 큰 근육 부피를 차지함을 확인하였다(p < 0.
이 결과는 일정 세기 이상의 미세 전류 자극이 효과가 있는 것으로 판단되며, 특히 D+400군은 5주에서 D군 뿐만 아니라 CON군보다 통계적으로 높은 근육 부피를 나타낸 것으로 보아 근위축의 억제 효과뿐 만 아니라, 근육 부피 증가에 있어 긍정적인 효과를 나타낸 것으로 사료된다. 상대 값 결과를 살펴보면, 1주대비 3주에서 D군에 비해 CON군, D+100군, D+400군에서 통계적으로 유의하게 높은 증가량을 보였으며, 1주 대비 5주에서는 CON군과 D+400에서 D군에 비해 유의하게 높은 증가량이 나타났다. 3주 대비 5주에서는 D+400군이 CON군에 비해 유의하게 높은 수치가 나타났으며, 절댓값 결과 중 5주차의 결과에서 D+400군이 CON군 보다 높은 근육 부피를 나타낸 근거로 판단하였다.
아무런 처치를 하지 않은 CON군은 D군에 비해 유의한 증가가 나타났으며(p < 0.01), 자극군 중에서는 D+400군에서 높은 증가율이 나타났다(p 0.05).
근육 부피의 절댓값 결과를 살펴보면, 3주 차에서 D+22군 보다 D+100군과 D+400군에서 근육 부피값이 유의하게 높은 값이 나왔다. 이 결과는 일정 세기 이상의 미세 전류 자극이 효과가 있는 것으로 판단되며, 특히 D+400군은 5주에서 D군 뿐만 아니라 CON군보다 통계적으로 높은 근육 부피를 나타낸 것으로 보아 근위축의 억제 효과뿐 만 아니라, 근육 부피 증가에 있어 긍정적인 효과를 나타낸 것으로 사료된다. 상대 값 결과를 살펴보면, 1주대비 3주에서 D군에 비해 CON군, D+100군, D+400군에서 통계적으로 유의하게 높은 증가량을 보였으며, 1주 대비 5주에서는 CON군과 D+400에서 D군에 비해 유의하게 높은 증가량이 나타났다.
좌골신경절제술을 수행한 군에서의 근육 부피 변화를 비교 및 분석하기 위하여 우선적으로 CON군을 제외한 모든 군의 초기 근육 부피 값을 구한 결과, 근육 부피가 일정수준으로 맞추어진 것을 확인할 수 있었다(그림 5a). 이후 근육 부피에의 좌골신경 절제술의 영향을 분석하고자 수술 시행 및 1주간의 적응 기간 후 근육 부피 값을 구한 결과에서는 CON군을 포함한 모든 군에서 비교적 유사한 값을 나타낸 것을 확인하였다(그림 5b). 반면, D군 대비 각 주차 별미세 전류 자극 군의 근육 부피 차이를 비교하기 위해 t-test를 실시한 결과, 2주간의 미세 전류 자극을 수행한 3주차에서는 D군에 비해 CON군, D+100군, 그리고 D+400군에서 유의한 증가를 보였다(그림 5c).
좌골신경 절제술과 각각의 미세 전류 자극에 따른 근육 부피의 변화를 육안적으로 관찰하기 위하여 근육 단면 영상(2D)과 3D 모델 영상을 살펴본 결과, 아무런 처치를 하지 않은 CON군에 비해 좌골신경 절제술을 가한 나머지 군 들에서는 수술을 수행한 시기를 기점으로 1주 후 근육 부피가 감소한 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 미세 전류 자극을 가한 2주 후에서는 D군을 제외한 나머지 자극 군에서 근육 부피가 증가한 것을 확인하였고, 자극 4주 후에는 D+100군과 D+400군의 부피가 CON군의 부피와 유사하게 나타났다(그림 4).
좌골신경절제술을 수행한 군에서의 근육 부피 변화를 비교 및 분석하기 위하여 우선적으로 CON군을 제외한 모든 군의 초기 근육 부피 값을 구한 결과, 근육 부피가 일정수준으로 맞추어진 것을 확인할 수 있었다(그림 5a). 이후 근육 부피에의 좌골신경 절제술의 영향을 분석하고자 수술 시행 및 1주간의 적응 기간 후 근육 부피 값을 구한 결과에서는 CON군을 포함한 모든 군에서 비교적 유사한 값을 나타낸 것을 확인하였다(그림 5b).
후속연구
추후에 100 μA와 400 μA사이의 세기를 세분화하고 Micro-CT를 통한 형태학적 분석뿐 만 아니라 PCR, Western Blot과 같은 생화학적 분석을 통해 획득한 결과가 본 연구의 내용을 뒷받침하고 충분한 효과를 보인다면, 근육 손상으로 인해 불용성 근위축을 경험하는 많은 사람들의 치료 효과 향상뿐 아니라 사후 운동성 증대도 기대해 볼 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
척수 혹은 신경에의 손상이 유발하는 문제점은?
인간은 다양한 형태의 근위축을 경험한다[1]. 급증하는 교통사고와 산업재해로 인한 척수 혹은 신경에의 손상은 뇌와 신경 말단부 및 근육 간 신경전달을 차단하고 움직임을 제한함으로써 심각한 근위축과 근손실을 유발한다[2]. 또한, 건강에 대한 관심 증가로 인한 국민 생활체육 참여율 증가에 따른 빈번한 근육 부상은 회복을 위해 고정물 혹은 깁스를 적용시킴으로써 해당 근육의 사용에 제한을 주는데, 이는 근육 단백질 합성 저하와 근육 단백질 분해의 증가로 인해 근육의 위축을 촉진한다고 알려져 있다[3].
종래의 일반적인 전기 자극 치료법의 공통점은 무엇인가?
대표적인 방법으로는 상실한 운동기능을 재건할 수 있는 효과가 제안된 기능적 전기 자극(FES, Functional Electrical Stimulation), 일시적인 통증 완화 기능을 지닌 경피 신경 전기자극(TENS, Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation), 그리고 근 경축 완화에 효과적인 고전압 맥동 전류 자극(HVPCS, High Voltage Pulsed Current Stimulation) 등이 포함된다[5-7]. 이러한 종래의 일반적인 전기 자극 치료법은 모두 1 mA 이상의 전류를 사용하는 공통점을 지닌다. 하지만 밀리암페어(mA)의 단위를 사용한 치료를 장기간 지속할 경우 피부에의 전기 화상을 유발시킬 뿐만 아니라 환자의 신체 특성에 따라 과민반응이 나타날 가능성 등의 단점을 지닌다.
전기자극 치료방법에는 무엇이 있나?
이에 따라 근위축을 최소화하고, 회복을 용이하게 하며, 효과적인 재활을 위하여 다양한 전기자극 치료방법들이 제안되어 왔다. 대표적인 방법으로는 상실한 운동기능을 재건할 수 있는 효과가 제안된 기능적 전기 자극(FES, Functional Electrical Stimulation), 일시적인 통증 완화 기능을 지닌 경피 신경 전기자극(TENS, Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation), 그리고 근 경축 완화에 효과적인 고전압 맥동 전류 자극(HVPCS, High Voltage Pulsed Current Stimulation) 등이 포함된다[5-7]. 이러한 종래의 일반적인 전기 자극 치료법은 모두 1 mA 이상의 전류를 사용하는 공통점을 지닌다.
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