보고서 정보
주관연구기관 |
고려대학교 Korea University |
연구책임자 |
김준선
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-07 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
교육과학기술부 |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201400006962 |
과제고유번호 |
1345170590 |
사업명 |
신진연구지원사업(연구비지원) |
DB 구축일자 |
2014-05-31
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초록
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본 연구의 최종목표는 TRPV1를 타겟으로 한 만성 관절 통증의 기초기전의 제시와 관절 질환으로 유발된 만성 통증의 효과적 제어 및 나노입자 제형의 서방출 시스템을 응용한 신개념 관절 통증 치료법의 기초기반을 마련하는데 있음. 본 연구자가 보유한 다양한 통증 동물 모델에 대한 경험으로 관절염 실험모델을 이용한 통증 행동양상의 객관적 측정 기술의 확립 및 통증에 대한 다양한 약물 검증 프로토콜의 확립을 바탕으로, TRPV1 타겟의 치료제 개발에 있어서의 나노입자 응용기술, 통증 수용체 연구방법론을 긴밀히 통합하여, 만성 관절 통증의
본 연구의 최종목표는 TRPV1를 타겟으로 한 만성 관절 통증의 기초기전의 제시와 관절 질환으로 유발된 만성 통증의 효과적 제어 및 나노입자 제형의 서방출 시스템을 응용한 신개념 관절 통증 치료법의 기초기반을 마련하는데 있음. 본 연구자가 보유한 다양한 통증 동물 모델에 대한 경험으로 관절염 실험모델을 이용한 통증 행동양상의 객관적 측정 기술의 확립 및 통증에 대한 다양한 약물 검증 프로토콜의 확립을 바탕으로, TRPV1 타겟의 치료제 개발에 있어서의 나노입자 응용기술, 통증 수용체 연구방법론을 긴밀히 통합하여, 만성 관절 통증의 기전을 밝히고 새로운 치료법 개발을 위한 기반을 확립하고자 하였음.
본 연구의 결과는
1) MIA의 실험동물의 무릎강 내 주입을 통해 관절염 유발 후 관절통 관련 행동학적 변화가 4주 이상 지속 되고, 관절염에 의한 생화학적, 형태학적 변화를 확인함으로써, 본 연구에 적절한 만성 골 관절염 동물 모델 제작 기술을 확립함. 특히 골 관절염 유발 후 척수 내의 통증관련 표적단백인 COX, iNOS의 발현의 증가와 통증수용체 TRPV1의 발현도 증가를 확인함. 또한 관절염 유발 후 4주에 관절내 CGRP와 SP 발현이 증가함을 확인하여 통증관련 행동변화와의 상호 연관성을 검증함. 이를 통해 TRPV1의 만성 관절 통증 발생에서의 역할을 규명하고, TRPV1의 agonist인 RTX의 처치를 통한 통증제어 기술 개발의 기반을 마련함.
2) TRPV1의 만성통증 유지에 대한 역할 규명을 위하여 신생 쥐에 systemic capsaicin을 적용하여 TRPV1 containing C-fiber destructed rat을 제작하였음. Neonatal rat에 systemic capsaicin을 적용하여 TRPV1 containing C-fiber destructed된 쥐에게 6주 후 골 관절염을 유발하였을 때 아무 처치도 하지 않은 쥐에 비해 기계적 이질통과 온도 감각과민, 자발통의 유발이 현저히 억제됨을 확인함. 이러한 결과를 통해 TRPV1이 만성 통증 발생과 유지에 기여함을 확인하였으며, TRPV1을 타겟으로 한 제어기술의 치료가능성 및 효율성을 검증함. 그러나 TRPV1 containing C-fiber destructed된 쥐의 경우, 아무 처치도 하지 않은 쥐에 비해 형태학적으로 더 심한 무릎관절 구조물의 손상이 확인되었음. 이는 systemic TRPV1 agonist의 적용으로 인한 정상적 통증 전달 신경섬유의 과도한 파괴로 인한 side effects 유발가능성을 제시함. 이는 관절통 치료를 위한 TRPV1 타겟의 약물의 치료적 가치와 말초 국소적 접근의 치료법 효율성 및 개발 가치를 반영한다고 할 수 있음.
3) 위의 연구 결과를 기초로, 관절염 유발 후 초기(1주)와 후기 (4주)에 관절 내 RTX (0.03, 0.003, 0.0003% RTX)를 처치를 통해 관절염 발생 시기와 투여농도에 따른 진통효과 (기계적 이질통, 온도 감각항진, 자발통)를 확인함. 또한 Micro CT을 통해 관절염 발생 초기와 후기, RTX 주입 후 관절의 변형과 파괴가 현저하게 감소함을 확인할 수 있었음. 특히 초기에 적용한 관절 내 RTX를 주입한 군에서는 주입하지 않은 그룹과 비교 했을 때 3주 후 관절의 변형과 파괴가 현저하게 감소함을 확인하였으며, 후기 골관절염 시기에 관절 내 RTX를 적용한 그룹은 대조군에 비해 무릎관절의 변형과 손상이 덜 진행됨을 확인함. 또한 골관절염 초기와 후기에 RTX 주입 후 척수에서 TRPV1과 CGRP 발현도가 감소됨이 확인되었으며, 이는 관절내 말초 TRPV1 의 국소적 차단을 통해 만성 골관절 통증을 제어 할 수 있음을 시사함.
4) 기존 약물 전달 시스템은 초기에 대부분 약물이 방출되어 치료 효과가 시간에 따라 급감하므로 관절 내 TRPV1의 국소적 차단을 효율적으로 작동시킬 수 있는 서방출 유도 시스템 구축은 효율적인 관절 질환 치료에 중요한 부분으로 생각됨. 본 연구진은 치료 효과의 지속성을 증가시키기 위해 기능성 나노 시스템을 이용하여 capsaicin 약물의 균등 서방출 nanocarrier를 골관절염 쥐의 관절강에 적용하였음. 적용 후 서방출 capsaicin nanocarrier 투여 농도에 따른 진통효과를 확인하였으며, Micro CT을 통해 관절의 변형과 파괴가 감소됨을 확인하였고, CGRP발현도 감소 또한 확인하였음. 이는 기능성 나노 입자를 이용한 서방출 약물전달계를 통한 치료제 개발의 중요성과 서방출 약물전달 체계의 TRPV1 타겟의 약물의 효율적 만성 관절질환 치료제로서 가능성을 제시함.
Abstract
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The final goal of the present study was to provide the fundamental mechanism of chronic arthritic pain and to find the rationale for chronic arthritic pain therapeutics using nano-particlized slow releasing novel therapeutics. To date, the most important hurdle to chronic arthritic pain research has
The final goal of the present study was to provide the fundamental mechanism of chronic arthritic pain and to find the rationale for chronic arthritic pain therapeutics using nano-particlized slow releasing novel therapeutics. To date, the most important hurdle to chronic arthritic pain research has been lacks of basic mechanism studies that enable the development of effective therapeutics. Integrating our arthritic pain animal models. The present results suggest the therapeutic potential of RTX, a TRPV1 agonist for arthritic pain and nano-applied technology for development of therapeutic agents targeted on TRPV1 on the joint. Through our professional experiences in investigation on pain receptors in vivo, we enlighten the mechanism and the therapeutic rationale for chronic arthritic pain.
Chronic inflammation in the joint increases expression of TRPV1 on the neuronal cells as well as synovial membrane. Activation of TRPV1 evokes pro-inflammatory factors and pain-related peptides resulting in chronic arthritic pain. In contrast the target for early therapeutic intervention for arthritis is to reduce inflammation processes, we set the targets for late therapeutic intervention that would be the reduction of inflammation, the removal of newly growing nociceptive fibers and alleviation of chronic pain. So, the purpose of the present study was to elucidate the mechanism of chronic arthritic pain and therapeutic intervention using slowly releasing nano-particle targeted on TRPV1.
In the present study,
1) Behavioral tests for chronic arthritic pain in animal models were performed. After MIA induced knee joint inflammation, rat showed significant reduction of weight bearing in inflammed leg and evoked arthritic pain such as mechamical allodynia, thermal hyperalgesia was well established and maintained. And we could observed the significant increase in expression level of TRPV1 receptor in spinal dorsal horn and COX, iNOS expression in knee joint cavity. This results strom=nly suggested the role of TRPV1 in devleopment and maintenance of atthritic pain and the therapeutic possibility of RTX, TRPV1 agonist for arthritis.
2) To test the critical role of TRPV1 on inflammation pain, we made a TRPV1 containing C-fiber destructed by systemic injection of capsaicin in neonatal rats. and then we conducted behavioral test for arthritis pain after MIA injection. In TRPV1 containing C-fiber destructed rats, arthritic pains were less developed compared to normal rat. Interestingly, however, TRPV1 containing C-fiber destructed rats showed more prominent destruction of cartilage compared to normal rat after MIA injection. This result suggest the therapetic efficacy of perpheral apprach for treating arthritic pain.
3) we explored the role of peripheral TRPV1 on chronic arthritic pain using locally injected resiniferatoxin in the late phase and evaluated the efficacy of TRPV1 agonist on chronic arthritic pain in the early phases of arthritis. To do this we examined RTX analgesic effect in both early and late phase of arthritic pain. RTX (0.03, 0.003, 0.0003%) was significantly reduced arthritic pain such as mechanical allodynia, thermal hyperalgesia and spontaneous pain, reduction of weight bearing in both early and late phase of arthritis. After RTX injection, increased expression of CGRP by MIA-induced inflammation significantly decreased. Furthermore, RTX sginificnatly prevented the destruction of cartilage by MIA-induced inflammation.
4) Applying the nano-particlized slowly releasing capsaicin-bupivacaine in the arthritic joint had shown prominent analgesic effect compared to that of capsaicin only and but some rat showed more prominent cartilage protection in all dose of nano-particlized slowly releasing capsaicin-bupivacaine even though analgesic effect was more promiment. This study suggest the clinical utility of nano-particlized slowly releasing system targeted TRPV1 for treating arthritis.
목차 Contents
- 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
- 목 차 ... 2
- Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
- 국문 ... 3
- 영문 ... 4
- Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
- 1. 연구과제의 개요 ... 5
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
- 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 25
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 26
- 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 27
- Ⅲ. 연구성과 ... 28
- 끝페이지 ... 29
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