As the interest in oral health is increasing with quality of life. The most representative oral diseases include dental caries, periodontal disease, and malocclusion, as well as dry mouth and oral mucosa. Cinnamaldehyde have an antioxidant effect that has been studied not only to treat rheumatism an...
As the interest in oral health is increasing with quality of life. The most representative oral diseases include dental caries, periodontal disease, and malocclusion, as well as dry mouth and oral mucosa. Cinnamaldehyde have an antioxidant effect that has been studied not only to treat rheumatism and hypertension, but also to protect liver, and gastrointestinal tract, but there are few studies related to the control of oral diseases. The purpose of this study was the effect of enhanced orofacial pain when oral administration of cinnamaldehyde in the oral diseases. Cinnamaldehyde (5, 12.5, 25, and 50 mg/kg) orally administered at a dose of 1 mL, and the change in biological response was confirmed after a week. In addition, 5% formalin (30, 50 μL) was injected into TMJ and subcutaneous areas of the whiskers of rats to observe the change in the threshold of the improved orofacial pain model. As a result of the experiment, in the xerostomia model, drinking water was decreased in the cinnamaldehyde-administered group, feed intake and weight increased, and saliva was also increased compared to the naïve group. In particular, the most significant increase trend was observed at the concentrations of 25 and 50 mg/kg. In addition, it was confirmed that the pain behavioral response of the orofacial area improved by oral diseases decreased depending on the concentration of cinnamaldehyde. Based on these results, cinnamaldehyde effectively reduced symptoms related to xerostomia and showed improved pain relief in the orofacial areas.
As the interest in oral health is increasing with quality of life. The most representative oral diseases include dental caries, periodontal disease, and malocclusion, as well as dry mouth and oral mucosa. Cinnamaldehyde have an antioxidant effect that has been studied not only to treat rheumatism and hypertension, but also to protect liver, and gastrointestinal tract, but there are few studies related to the control of oral diseases. The purpose of this study was the effect of enhanced orofacial pain when oral administration of cinnamaldehyde in the oral diseases. Cinnamaldehyde (5, 12.5, 25, and 50 mg/kg) orally administered at a dose of 1 mL, and the change in biological response was confirmed after a week. In addition, 5% formalin (30, 50 μL) was injected into TMJ and subcutaneous areas of the whiskers of rats to observe the change in the threshold of the improved orofacial pain model. As a result of the experiment, in the xerostomia model, drinking water was decreased in the cinnamaldehyde-administered group, feed intake and weight increased, and saliva was also increased compared to the naïve group. In particular, the most significant increase trend was observed at the concentrations of 25 and 50 mg/kg. In addition, it was confirmed that the pain behavioral response of the orofacial area improved by oral diseases decreased depending on the concentration of cinnamaldehyde. Based on these results, cinnamaldehyde effectively reduced symptoms related to xerostomia and showed improved pain relief in the orofacial areas.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 최의 선행 논문을 참고하여(Choi et al., 2020) 4-DAMP를 복강 내로 투여하여 구축된 구강건조증 모델에서 생체 반응 변화를 관찰하고, 대표적으로 구강질환이 유발되는 부위인 실험동물의 안면부 및 턱관절 부위에서 formalin으로 유도된 염증성 통증 모델에서의 cinnamaldehyde 통증 행위 반응 조절 효과에 대해 확인하고자 하였다. 우선 cinnamaldehyde를 경구 투여(Oral administration)하여 음수 량, 체중, 식이 섭취량, 타액 량을비교하여 구강건조증에 기인하는 생체 변화를 확인하고자 하였다.
, 2020) 체중은 실험 전 후 측정하여 변화된 수치를 확인하였으며 음수 량은 물병에 250 mL 용량을 기준으로 잔여량을 측정하였고 식이 섭취량도 200 g의 사료를 공급한 뒤 잔여량을 측정하여 실제 복용량으로 간주하여 측정하였다. 또한 cinnamaldehyde를 농도 별로 각각 경구 투여하고 30분 경과 후 4-DAMP를 복강 투여하여 구강건조증을 유발시킨 다음 생체 반응에 변화가 있는지 확인해 보고자 하였다.
, 2013), 혈액 응고 작용이 있어 출혈이 발생했을 경우 지혈제로도 사용 가능하다(Rao and Gan, 2014). 본 연구에서도 구강질환으로 향상된 구강안면부 통증의 조절에 천연 약물로서의 다양한 생리학적 효능이 밝혀진 cinnam- aldehyde가 효과적일 것으로 기대하여 본 연구를 진행하였다.
, 2020) 4-DAMP를 복강 내로 투여하여 구축된 구강건조증 모델에서 생체 반응 변화를 관찰하고, 대표적으로 구강질환이 유발되는 부위인 실험동물의 안면부 및 턱관절 부위에서 formalin으로 유도된 염증성 통증 모델에서의 cinnamaldehyde 통증 행위 반응 조절 효과에 대해 확인하고자 하였다. 우선 cinnamaldehyde를 경구 투여(Oral administration)하여 음수 량, 체중, 식이 섭취량, 타액 량을비교하여 구강건조증에 기인하는 생체 변화를 확인하고자 하였다. 또한 향상된 안면부 통증의 역치 변화를 관찰해 보고자 4-DAMP를 투여하여 구강건조증을 유발시킨실험동물에 우측 수염부 피하 및 TMJ에 5% formalin을 주입하여 통증의 변화를 확인하였고, cinnamaldehyde의 경구 투여한 뒤 구강건조증을 유발시키고 formalin을 동일한 부위에 투여한 경우 통증 조절 효과가 나타나는지 확인하고자 하였다.
우선 항산화 작용 및 항염증성 특징을 가지고 있는 cinnamaldehyde는 천연물로써 4-DAMP 투여하여 유도된 구강건조증 모델에서 타액 분비에 영향을 미치는지 살펴보고자 하였다. 우선 cinnamaldehyde를 경구 투여한 뒤 발생되는 생체 반응을 살펴보면 음수 량은 4-DAMP군에 비해 모든 cinnamaldehyde 농도군에서 통계적으로 유의하게감소되었으며, 식이 섭취량은 대체로 증가한 경향을 보였고 특히 C25, C50군에서 통계적으로 유의한 증가세를 관찰하였다.
현재 통증의 정도를 조절을 위하여 물리요법, 약물요법, 레이저 치료, 전기 치료 등이 개발되어 이용되고 있으나 상대적으로 부작용이 적은 천연 물질에 대한 관심이 높아지고 있으며, 실제로 임상적으로 다양하게 활용 중이다. 최근 경향을 바탕으로 본 연구에서는 구강건조증으로 향상된 안면부와 TMJ 부위의 염증성 통증 조절에 cinnam- aldehyde가 영향을 미치는지 확인하고자 하였다.
제안 방법
4-DAMP 투여 및 타액 분비량 측정: 실험이 시작되기 30분 전에 투명한 플라스틱 통에 실험동물을 적응 시켜 스트레스를 최소화하였으며, 실험을 진행되기 전까지 사료 및 물의 섭취를 일체 금하였으며 최의 선행 논문을 참고하여(Choi et al., 2020) 동일하게 진행하였다. 구강건조증을 유발시키기 위하여 시그마 알드리치사(Sigma-Aldrich Co.
Cinnamaldehyde의 약물 투여: Cinnamaldehyd는 시그마알드리치사(Sigma-Aldrich Co., St. Luis, U.S.A)에서 구입하였으며 20% DMSO에 용해시킨 뒤 distilled water (D.W)에 5, 12.5, 25, 50 ㎎/㎏ (1 mL)의 농도 별로 희석하여 각각 1회 경구 투여하여 일주일 간 반응을 관찰하고자 하였으며 4-DAMP를 복강에 투여하기 30분 전에 먼저 실시하였다.
실험동물에 에테르를 이용한 흡입 마취 후 하악 과두 부위와 관골궁의 경계 부위를 촉지하여 관절강의 위치를 확인한 뒤하악와의 닿는 부위까지 관절강 내로 주사바늘을 넣었다. Formalin (30 μL)를 10 μL를 5초 동안 관절강 내 투여하였으며, 약물을 주입한 뒤 의식이 수 초 안으로 돌아오는 것을 확인하였다. TMJ 부위를 긁거나 벽에 문지르는 행위 반응을 5분 간격으로 9회를 측정하여 총 45분간 기록하였으며 1차 통증 행위 반응(first phase)인 0~10분과 2차 통증 행위 반응(second phase)인 11~45분 구분하여 관찰하였다.
1은 cinnamaldehyde를 투여 후 구강건조증을 유발한 모델에서 나타나는 생체 반응의 변화이다. Naïve군, vehicle 군, 4-DAMP, cinnamaldehyde 5 ㎎/㎏ (C5), cinnamaldehyde 12.5 ㎎/㎏ (C12.5), cinnamaldehyde 25 ㎎/㎏ (C25), cinnam- aldehyde 50 ㎎/㎏ (C50)으로 구분하여 실험을 진행하였고 우선 안정 위 상태에서 음수 량, 식이 섭취량, 체중 및 타액 량을 측정한 뒤 일주일 간의 변화를 관찰하였다. 음수 량은 naïve군 190 mL, vehicle군 167.
Formalin (30 μL)를 10 μL를 5초 동안 관절강 내 투여하였으며, 약물을 주입한 뒤 의식이 수 초 안으로 돌아오는 것을 확인하였다. TMJ 부위를 긁거나 벽에 문지르는 행위 반응을 5분 간격으로 9회를 측정하여 총 45분간 기록하였으며 1차 통증 행위 반응(first phase)인 0~10분과 2차 통증 행위 반응(second phase)인 11~45분 구분하여 관찰하였다.
구강건조증으로 변화된 생체 반응 측정: 구강건조증과 관련된 생체 반응은 음수 량 식이 섭취량 및 체중으로 구분하여 4-DAMP 투여 후 일주일 간 나타나는 변화를 측정하였고, 유의한 변화를 나타낸 실험동물을 기준으로 구강건조증 모델을 확립하였다. 최의 선행 논문을 참조하여 (Choi et al.
, 2020) 동일하게 진행하였다. 구강건조증을 유발시키기 위하여 시그마 알드리치사(Sigma-Aldrich Co., St. Luis, U.S.A)에서 구입한 4-DAMP (1 ㎎/㎏) 약물을 복강 내에 1 mL의 용량으로 투여(intraperitoneal)하였다. 시간이 경과 한 뒤 안정 위 상태를 유지하기 위하여 20% urethane을 0.
우선 cinnamaldehyde를 경구 투여(Oral administration)하여 음수 량, 체중, 식이 섭취량, 타액 량을비교하여 구강건조증에 기인하는 생체 변화를 확인하고자 하였다. 또한 향상된 안면부 통증의 역치 변화를 관찰해 보고자 4-DAMP를 투여하여 구강건조증을 유발시킨실험동물에 우측 수염부 피하 및 TMJ에 5% formalin을 주입하여 통증의 변화를 확인하였고, cinnamaldehyde의 경구 투여한 뒤 구강건조증을 유발시키고 formalin을 동일한 부위에 투여한 경우 통증 조절 효과가 나타나는지 확인하고자 하였다.
염증성 통증 역치의 변화를 관찰하였다. 복강 내 4-DAMP를 투여하고 30분 경과 후 5% formalin을 흰 쥐의 오른쪽 수염 부위에 50 μL 투여하여 안면부 염증성 통증을 유발시켰으며, 약물이 주입된 부위를 벽에 문지르거나 긁는 행위를 통증 지표로 간주하였다. 생리식염수 1 mL 를 복강 투여한 naïve군도 30분이 경과한 뒤 동일한 부위에 5% formalin 50 μL의 동일 용량으로 투여하여 통증 행위 반응을 관찰하였으며 실험은 선행 논문을 참고하여 45분 동안 5분 단위로 행위 반응을 기록하였다(Yang et al.
복강 내 4-DAMP를 투여하고 30분 경과 후 5% formalin을 흰 쥐의 오른쪽 수염 부위에 50 μL 투여하여 안면부 염증성 통증을 유발시켰으며, 약물이 주입된 부위를 벽에 문지르거나 긁는 행위를 통증 지표로 간주하였다. 생리식염수 1 mL 를 복강 투여한 naïve군도 30분이 경과한 뒤 동일한 부위에 5% formalin 50 μL의 동일 용량으로 투여하여 통증 행위 반응을 관찰하였으며 실험은 선행 논문을 참고하여 45분 동안 5분 단위로 행위 반응을 기록하였다(Yang et al., 2007).
A)에서 구입한 4-DAMP (1 ㎎/㎏) 약물을 복강 내에 1 mL의 용량으로 투여(intraperitoneal)하였다. 시간이 경과 한 뒤 안정 위 상태를 유지하기 위하여 20% urethane을 0.5 mL/kg의 용량으로 복강 투여하였다. 타액 분비량은 멸균된 면 구(cotton ball)를 실험동물의 구강 내악하선의 분비관 개구 부위에 위치시킨 뒤 30분간 무게를 측정하였으며, 타액을 흡수한 무게를 타액 분비량으로 간주하였다.
유발된 구강건조증 모델에서 TMJ 통증 역치 변화: 폴리에틸렌 튜브 끝에 cannula를 30 gauge 두께의 주사바늘을연결시켰으며, 반대쪽에는 0.25×8 mm의 주사기를 연결하여 TMJ 내로 formalin을 투여하고자 하였다. 실험동물에 에테르를 이용한 흡입 마취 후 하악 과두 부위와 관골궁의 경계 부위를 촉지하여 관절강의 위치를 확인한 뒤하악와의 닿는 부위까지 관절강 내로 주사바늘을 넣었다.
유발된 구강건조증 모델에서 안면부 염증성 통증 역치 변화: 실험동물의 복강 내 4-DAMP 투여로 구강건조증을 유발시킨 다음 안면부에 5% formalin을 주입하여 발생되는 염증성 통증 역치의 변화를 관찰하였다. 복강 내 4-DAMP를 투여하고 30분 경과 후 5% formalin을 흰 쥐의 오른쪽 수염 부위에 50 μL 투여하여 안면부 염증성 통증을 유발시켰으며, 약물이 주입된 부위를 벽에 문지르거나 긁는 행위를 통증 지표로 간주하였다.
모델을 확립하였다. 최의 선행 논문을 참조하여 (Choi et al., 2020) 체중은 실험 전 후 측정하여 변화된 수치를 확인하였으며 음수 량은 물병에 250 mL 용량을 기준으로 잔여량을 측정하였고 식이 섭취량도 200 g의 사료를 공급한 뒤 잔여량을 측정하여 실제 복용량으로 간주하여 측정하였다. 또한 cinnamaldehyde를 농도 별로 각각 경구 투여하고 30분 경과 후 4-DAMP를 복강 투여하여 구강건조증을 유발시킨 다음 생체 반응에 변화가 있는지 확인해 보고자 하였다.
5 mL/kg의 용량으로 복강 투여하였다. 타액 분비량은 멸균된 면 구(cotton ball)를 실험동물의 구강 내악하선의 분비관 개구 부위에 위치시킨 뒤 30분간 무게를 측정하였으며, 타액을 흡수한 무게를 타액 분비량으로 간주하였다.
대상 데이터
본 실험 연구에서 사용된 실험동물은 효창사이언스(대구)에서 공급 받았으며 생후 6~7주령의 Sprague-Dawley 계 수컷 흰 쥐였다. 동의대학교 동물 준비실에서 23~26℃ 온도와 12시간 주 · 야간 빛의 순환 주기가 일정한 환경에서 사육 및 유지하였다.
데이터처리
05의 기준으로 통계적으로 유의 하다고 평가하였다. 또한 일원분산분석을 시행하여 반복 측정자료를 분석했으며 LSD post-hoc test를 이용하여 사후 분석을 실시하였다.
통계 분석: IBM SPSS statistic ver. 20 (IBM Co., Armonk, NY, USA)을 사용하였으며 구강건조증으로 인하여 유발된 염증성 안면부 통증 행위 반응에 대한 결과는 모두 평균 ± 표준 오차(SEM)로 표시하였으며 P<0.05의 기준으로 통계적으로 유의 하다고 평가하였다. 또한 일원분산분석을 시행하여 반복 측정자료를 분석했으며 LSD post-hoc test를 이용하여 사후 분석을 실시하였다.
성능/효과
염증성 통증 행위 변화이다. 4-DAMP군 251.8±8.8회, vehicle군 112±11.2회였고, cinnamaldehyde를 투여한 뒤 결과는 C5군은 169.3±9회, C12.5군은 198.3±8.5회, C25군은 41±8.83회로써 농도 의존적으로 통증이 감소한 것을 확인할 수 있었으며 통계적으로 유의하였다. 시간의 경과에 따른 결과는 15~40분 지점인 2차 통증 행위 반응에서 naïve군에 비하여 통계적으로 유의하게 감소되었다.
8.71회로 나타났으며 cinnamaldehyde 투여군에서는 C5군 337.5±9.83회, C25군 198.3±5.17회, C50군 69±8.83회로 통증 행위 반응 횟수가 통계적으로 유의하게 감소하였으며 시간 경과 별 결과에서는 15~40분 지점에서 통계적으로 유의한 감소된 수치로 관찰되었다.
2는 4-DAMP를 투여하여 구강건조증을 유발시킨실험군에서 안면부에 5% formalin을 주입하여 나타나는 염증성 통증의 역치 변화를 나타내었다. Naïve군은 37.24 ±1.21회, control군은 302.5±18.8회였으며 D.W와 formalin 을 투여한 vehicle군에서는 315.7±11.7인 반면 478.7±17.5 회인 4-DAMP군에서는 증가하였으며(P<0.05), 시간에 따른 변화를 살펴보면 20분에서 40분 실험 시점에서 통증 행위 반응이 증가한 것을 확인할 수 있었으며 통계적으로도 유의하였다.
, 2020). 또한 cinnamaldehyde를 안면부의 농도는 C5, C25, C50, TMJ 부위 농도는 C5, C12.5, C25로 각각 투여하였을 때 통계적으로 유의하게 통증이 농도 의존적으로 감소되는결과를 보였다. 최근 연구 결과들을 살펴보면 안면 부위 통증 조절만 아니라 염증 조절에 cinnamaldehyde의 효능이 입증되고 있다.
이러한 연구 결과와 일치하게 본 연구에서도 cinnamaldehyde의 경구 투여가 formalin의 투여로 유발된 염증성 안면부 및 TMJ 통증 행위 반응에서 통계적으로 유의하게 감소되는 것을 관찰함으로써 통증 조절 및 경감에 효과적으로 적용된다는 것을 입증할 수 있었다. 본 연구에서 4-DAMP 투여로 유도된 구강건조증과 증가된 염증성 안면부 및 TMJ 통증 조절에 cinnamaldehyde 가 관여한다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 제한점으로 안면부 통증의 생태병리학적인 기전을 다루지 못하였지만 실험 결과를 바탕으로 cinnamaldehyde가 구강건조증 및 향상된 염증성 안면부 통증과 연관성이 높다는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서 4-DAMP 투여로 유도된 구강건조증과 증가된 염증성 안면부 및 TMJ 통증 조절에 cinnamaldehyde 가 관여한다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 제한점으로 안면부 통증의 생태병리학적인 기전을 다루지 못하였지만 실험 결과를 바탕으로 cinnamaldehyde가 구강건조증 및 향상된 염증성 안면부 통증과 연관성이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 후속 연구에서는 cinnamaldehyde 가 타액 분비 및 구강악안면 통증의 신호를 매개하는 전달 물질을 발현 및 규명하는 연구가 필요할 것으로 보인다.
사료 섭취량은 naïve군 162.5 g, vehicle군 155 g, 4-DAMP 군 97.5 g이였으며, C5군은 92.5 g, C12.5군은 105 g, C25군은 142.5 g, C50군은 142.5 g으로써 cinnamaldehyde를 투여한 그룹에서 증가된 양상을 보였다.
83회로써 농도 의존적으로 통증이 감소한 것을 확인할 수 있었으며 통계적으로 유의하였다. 시간의 경과에 따른 결과는 15~40분 지점인 2차 통증 행위 반응에서 naïve군에 비하여 통계적으로 유의하게 감소되었다.
하였다. 우선 cinnamaldehyde를 경구 투여한 뒤 발생되는 생체 반응을 살펴보면 음수 량은 4-DAMP군에 비해 모든 cinnamaldehyde 농도군에서 통계적으로 유의하게감소되었으며, 식이 섭취량은 대체로 증가한 경향을 보였고 특히 C25, C50군에서 통계적으로 유의한 증가세를 관찰하였다. 타액 분비량 역시 cinnamaldehyde 투여군에서 농도 의존적인 증가세였으며 체중은 실험군에서 모두 증가 하였고 특히 C12.
5), cinnamaldehyde 25 ㎎/㎏ (C25), cinnam- aldehyde 50 ㎎/㎏ (C50)으로 구분하여 실험을 진행하였고 우선 안정 위 상태에서 음수 량, 식이 섭취량, 체중 및 타액 량을 측정한 뒤 일주일 간의 변화를 관찰하였다. 음수 량은 naïve군 190 mL, vehicle군 167.5 mL, 4-DAMP 군 208.8 mL를 음용한 반면 C5군은 175 mL, C12.5군은 185 mL, C25군은 182.5 mL, C50군은 177.5 mL로 나타나 구강건조증이 유도된 4-DAMP군에서 음수 량이 증가하였으며 cinnamaldehyde의 경구 투여군에서는 감소한 것을 확인하였다.
, 2016). 이러한 연구 결과와 일치하게 본 연구에서도 cinnamaldehyde의 경구 투여가 formalin의 투여로 유발된 염증성 안면부 및 TMJ 통증 행위 반응에서 통계적으로 유의하게 감소되는 것을 관찰함으로써 통증 조절 및 경감에 효과적으로 적용된다는 것을 입증할 수 있었다. 본 연구에서 4-DAMP 투여로 유도된 구강건조증과 증가된 염증성 안면부 및 TMJ 통증 조절에 cinnamaldehyde 가 관여한다는 것을 알 수 있었다.
타액 분비량을 측정한 결과 naïve군은 0.2520 g과 vehicle 군 0.2267 g, 4-DAMP군에 0.0030 g이였으며 cinnamaldehyde 투여군에서는 C5군 0.0016 g, C12.5군 0.0039 g, C25군 0.1441 g, C50군은 0.150 g으로 cinnamaldehyde 투여군 이농도 의존적으로 타액 분비량이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
본 연구의 제한점으로 안면부 통증의 생태병리학적인 기전을 다루지 못하였지만 실험 결과를 바탕으로 cinnamaldehyde가 구강건조증 및 향상된 염증성 안면부 통증과 연관성이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 후속 연구에서는 cinnamaldehyde 가 타액 분비 및 구강악안면 통증의 신호를 매개하는 전달 물질을 발현 및 규명하는 연구가 필요할 것으로 보인다. 이상의 결과를 종합해보면, cinnamaldehyde는 구강질환 중 하나인 구강건조증을 비롯한 안면부 통증 조절의 예방 및 치료제의 대안이 될 수 있을 것이라 사료된다.
따라서 후속 연구에서는 cinnamaldehyde 가 타액 분비 및 구강악안면 통증의 신호를 매개하는 전달 물질을 발현 및 규명하는 연구가 필요할 것으로 보인다. 이상의 결과를 종합해보면, cinnamaldehyde는 구강질환 중 하나인 구강건조증을 비롯한 안면부 통증 조절의 예방 및 치료제의 대안이 될 수 있을 것이라 사료된다.
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