보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 산학협력단 |
연구책임자 |
서길준
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2011-04 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
보건복지부 |
사업 관리 기관 |
한국보건산업진흥원 Korea Health Industry Development Institute |
등록번호 |
TRKO201300028452 |
과제고유번호 |
1355061312 |
사업명 |
보건의료기술연구개발 |
DB 구축일자 |
2013-08-31
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키워드 |
심정지.저체온 기간.뇌조직.Cardiac arrest.hypothermia duration.brain.ATP.apoptosis.
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초록
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Ⅰ. 연구개발의 목적 및 필요성
의학의 발달과 심혈관계 질환의 병태생리에 대한 이해 및 치료 약물의 개발로 심폐소생술 후 심정지 환자의 생존은 많은 진전이 있었으나 신경학적으로 정상적인 생활을 영위할 수 있을 정도로 회복되는 환자의 비율은 전체 생존 환자의 20% 미만으로 전체 심정지 환자의 4%에 그치고 있는 실정임. 신경학적 손상을 감소시킬 수 있는 유일한 방법으로 전문가들에 의해 12-24시간동안의 저체온의 적용이 권고되고 있으나 적절한 적용 기간에 대한 근거는 아직 없음. 본 연구에서는 심정지를 유발한 돼지(swine)
Ⅰ. 연구개발의 목적 및 필요성
의학의 발달과 심혈관계 질환의 병태생리에 대한 이해 및 치료 약물의 개발로 심폐소생술 후 심정지 환자의 생존은 많은 진전이 있었으나 신경학적으로 정상적인 생활을 영위할 수 있을 정도로 회복되는 환자의 비율은 전체 생존 환자의 20% 미만으로 전체 심정지 환자의 4%에 그치고 있는 실정임. 신경학적 손상을 감소시킬 수 있는 유일한 방법으로 전문가들에 의해 12-24시간동안의 저체온의 적용이 권고되고 있으나 적절한 적용 기간에 대한 근거는 아직 없음. 본 연구에서는 심정지를 유발한 돼지(swine) 모델에서 심폐소생술 후 저체온 적용 기간에 따른 뇌조직 ATP 및 apoptosis의 차이를 비교 분석하여, 심폐소생술 후 자발순환이 회복된 심정지 환자의 신경학적 회복을 위해 저체온의 적절한 적용 기간을 알아보고자 하였음.
Ⅱ. 연구개발의 내용 및 범위
30-35 kg의 swine을 대상으로 시행함. 저체온은 직장체온 32-34℃로 blanket 온도 조절을 통해 각 군별로 정해진 시간 동안 유지하며 이후 blanket 온도를 상승시켜 8시간 이상에 걸쳐 서서히 재가온함. 심정지후 60시간까지 관찰한 후 실험을 종료함. 심정지 유도 후 아무런 처치도 시행하지 않는 no-flow time을 6분간 유지시키며, 이후 3분간 심폐소생술을 시행하여 심장 리듬을 회복시켜 자발순환 회복을 획득함. 실험군은 다음과 같이 4군으로 분류함. 1) Sham 군 2) 저체온 미적용 군 3) 24시간 저체온 적용 후 재가온 4) 48시간 저체온 적용 후 재가온. 실험 종료까지 혈역학적 요인들을 지속적으로 감시하며 실험 종료 시 뇌조직을 적출함. 뇌조직의 허혈-재관류 손상 및 energy recovery는 크게 1) 뇌조직의 ATP 측정 2) 뇌조직의 apoptosis 측정을 통해 평가함.
Ⅲ. 연구개발결과
저체온 적용 기간에 따른 4 군의 심정지 및 심폐소생술 관련 변수, 초기 및 60시간 후의 동맥혈 가스 검사와 혈색소 농도는 통계적인 차이를 보이고 있지 않았음. 혈역학적 지표로는 중심체온, 평균동맥압, 중심정맥압, 중심정맥 산소포화도, norepinephrine 사용량, 수액투여량과 소변량을 감시하였음. Norepinephrine 투여량이 저체온 적용군에서 유의하게 높았으며 특히 재가온(rewarming) 기간 동안 요구량이 증가함을 관찰할 수 있었음. 다른 지표는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았음. 뇌조직 ATP양은 hippocampus와 occipital cortex 모두에서 48시간 저체온 치료 적용 군이 저체온 치료를 적용하지 않은 군에 비해 유의하게 높게 측정되었음. 24시간 저체온 치료 적용 군에서는 ATP 양이 저체온 치료를 적용하지 않은 군에 비해 높은 경향을 보였으나 통계적인 차이는 보이지 않았음. H & Estain 결과 hippocampus와 occipital cortex 모두에서 신경세포의 손상 정도가 48시간 저체온 치료 적용 군이 저체온 치료를 적용하지 않은 군에 비해 유의하게 억제되었음. Cleaved caspase-3의 발현은 hippocampus CA1 및 occipital cortex 모두에서 48시간 저체온 적용군에서 저체온 미적용 군 및 24시간 저체온 적용군에 비해 의미있게 감소하였음. TUNEL stain 결과 hippocampus CA1과 occipital cortex 모두에서 뇌조직 apoptosis 정도가 48시간 저체온 치료 적용 군이 저체온 치료를 적용하지 않은 군에 비해 유의하게 억제되었음. 결론적으로 돼지 심정지 모델에서 48시간의 저체온 적용은 기존에 권고되고 있는 24시간의 저체온 적용에 비해 효과적으로 뇌조직의 ATP를 보존하였으며 apoptosis를 억제하였음.
Ⅳ. 연구개발결과의 활용계획
심정지 환자에게 저체온 치료를 적용하는 것은 뇌조직 ATP 보존과 apoptosis 의 억제에 효과적임을 확인하였으며 아직까지 국내에서 보편적으로 적용되지 않고 있는 심정지 환자에 대한 저체온 치료의 적용의 확대를 위한 근거 자료로 활용이 가능함. 또한 심정지 대동물 실험 모델에서 48시간 저체온 치료가 기존의 12-24시간 저체온 치료보다 효과적임을 증명함으로써 이미 임상에서 적용 중인 저체온 치료의 기간을 연장하여 즉시 임상에 적용 가능하며 이를 통해 새로운 치료 지침을 개발할 수 있음. 뇌조직의 에너지 회복 및 조직 손상의 평가를 적용한 실험의 새로운 결과 측정 모델을 적용하여 유사한 손상 기전을 가지고 있는 뇌손상을 동반한 다발성 외상, 뇌졸중, 심근경색 등의 예후 향상을 위한 저체온의 적용 및 객관적인 결과측정을 위한 새로운 연구 방법으로 활용이 가능함.
Abstract
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I. Purpose and necessity of the research
As our knowledge about the pathophysiology of cardiovascular diseases has grown, the survival of cardiac arrest victims has been improved. However, only in the 4% of cardiac arrest victims (about 20% of survivors), neurologic functions are fully recovered.
I. Purpose and necessity of the research
As our knowledge about the pathophysiology of cardiovascular diseases has grown, the survival of cardiac arrest victims has been improved. However, only in the 4% of cardiac arrest victims (about 20% of survivors), neurologic functions are fully recovered. Although the therapeutic hypothermia for 12 to 24 hours is the only proven method to ameliorate neurologic dysfunction after cardiac arrest, the evidences supporting the proper duration of the therapeutic hypothermia are still insufficient. The aim of this study is to investigate the proper duration of the therapeutic hypothermia in patients with cardiac arrest by evaluation of energy preservation and apoptosis suppression of brain tissues according to various duration of therapeutic hypothermia in swine cardiac arrest model.
II. The content and range of the research
Experiments were performed on male swine (30-35 kg). The animals were divided into 4 groups according to the duration of therapeutic hypothermia: 1) sham group, 2) normothermia group (NT), 3) 24 hours of hypothermia group (24-HT), and 4) 48 hours of hypothermia group (48-HT). The ventricular fibrillation was induced. After 6 minutes of no-flow time, cardiopulmonary resuscitation was performed to gain return of spontaneous circulation. Then, hypothermia (core temperature, 3 2℃-34℃) was induced and maintained for 0, 24, and 48 hours, respectively, and followed by 8 hours of rewarming. We collected data with respect to core temperature, hemodynamic, and laboratory parameters. At 60 hours post-ROSC, we euthanized animals and harvested brain tissues. The ATP level, cleaved caspase-3 expression, tissue injuries by H & Estain, and tissue apoptosis by TUNEL stain of hippocampus CA1 and occipital cortex were measured.
III. Results of the research
There were no group differences in the duration of cardiac arrest, epinephrine dose, defibrillation trials, blood gas analyses, hemoglobin concentration, mean arterial pressure, central venous pressure, and central venous oxygen saturation. Animals treated with hypothermia required significantly higher dosage of fluid and norepinephrine especially in rewarming period. In the both hippocampus CA1 and occipital cortex, ATP levels in 48-HT were significantly higher than those in NT and cleaved caspase-3 expressions in 48-HT were significantly lower than those in NT and 24-HT. Hematoxylin and eosin stain and TUNEL stain showed that 48 hours of hypothermia significantly reduced tissue injury and apoptosis in brain tissues when compared normothermia and 24 hours of hypothermia. In conclusion, 48 hours of therapeutic hypothermia treatment during postresuscitation care improved energy preservation and reduced apoptosis when compared normothermia and 24 hours of hypothermia in swine cardiac arrest model.
IV. Application plan of the research
We confirme d that 48 hours of the rape utic hypothermia was effective in both the energy preservation and apoptosis reduction in cardiac arrest victims. These results indicate that by just increasing the duration of hypothermia, we can improve neurologic outcomes of cardiac arrest victims. From our data, 48 hours of therapeutic hypothermia can be considered as new therapeutic strategies. Furthermore, our experimental swine cardiac arrest model and methods to evaluate energy preservation and apoptosis of brain tissues can be extended to further researches for other diseases with similar pathophysiologies, such as traumatic brain injury, cerebrovascular disease, and myocardial infarction.
목차 Contents
- 표 지 ... 1
- 제출문 ... 3
- 보고서 요약서 ... 4
- 요약문 ... 5
- SUMMARY ... 7
- 연구 성과 실적 및 향후 계획 ... 9
- 참여연구원 현황표 ... 14
- I. 총 괄 현 황 ... 15
- 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ... 16
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 19
- 3. 연구개발과제의 추진체계 ... 20
- 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 22
- 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 33
- 6. 향후 연구성과 추진 계획 ... 34
- 7. 연구개발결과의 파급효과 ... 34
- 8. 연구개발결과의 활용계획 ... 36
- 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 37
- 10. 참고문헌 ... 38
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