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보툴리눔 A형 독소의 역가 유지기간에 대한 실험적 연구

대한치과의사협회지 2005년 43권 2호 p.119 ~ 125
윤정호 ( Yun Jeong-Ho ) - 연세대학교 치과대학 치주과학교실

함종욱 ( Ham Jong-wook ) - 함종욱치과의원
박지은 ( park Ji-Eun ) - 연세대학교 치과대학 치주과학교실
김종관 ( Kim Chong-Kwan ) - 연세대학교 치과대학 치주과학교실

Abstract

보툴리눔 독소(botulinum toxin)는 Clostridium botulinum이라는 박테리아가 만들어 내는 단백질의 일종으로 시냅스전 신경말단에 비가역적으로 부착하여 신경접합부에 아세틸콜린(acetylcholine)의 분비를 억제함으로써 근육의 수축을 차단하여 이차적으로 근육의 이완효과를 나타내는 작용을 한다1). 한편, 근육이 독소에 노출된 지 2일 이내에 새로운 외측의 비수초화된 부수적인 신경분지(sprouts)들을 만들기 시작하며, 이러한 신경분지들은 주변 근섬유에 새로운 근육신경접합을 형성한다.
이러한 이유로 인해 원하는 임상적인 효과를 유지하기 위해서는 3-6개월마다 반복된 주사가 필요하나 이는 개인마다 차이가 있다. 현재 보툴리눔 독소의 근육 주사는 이러한 약리적 특성으로 인해 다양한 신경근육 질환에 사용되고 있으며, 응용 범위가 점차 확대되고 있다1,2).
보툴리눔 독소는 면역학적 특징에 의하여 8가지의 serotype이 존재하며 (A, B, C1, C2, D, E, F, G) 이중에서 A형이 가장 효능이 강하다고 보고되고 있다. 1920년대에 보툴리눔 A형 독소가 처음으로 분리되었으며, 1949년 보툴리눔 A형 독소가 신경전달을 차단하는 것이 증명되었다. 임상적으로는 1970년대에 원숭이의 사시(strabismus) 치료에 보툴리눔 A형 독소가 사용되었고, 1981년에 처음으로 인간의 사시치료에 이용되었다3).
보툴리눔 독소는 동결 건조한 상태로 판매되며, 임상에서 보툴리눔 A형 독소를 적용할 때 사용 가능한 기간에 대하여 제조사에서는 0.9% 생리식염수(saline) 희석 후 4시간 이내에 사용할 것을 권고하고 있다. 시간이 경과하면서 독소의 역가가 감소하여 기대하는 효과를 얻을 수 없기 때문이다. 그러나 보툴리눔 독소는 고가이며 한 환자에게 사용하는 양이 많지 않으므로 실제 임상에서는 냉장 보관하여 1-2주까지 사용하고 있는데, 경험에 의존한 방법이므로 과학적 근거는 희박하지만 보툴리눔 독소를 적용해야 할 환자가 많지 않는 병원에서 생리식염수 희석 후 장기간 사용할 수 있는 것은 대단히 큰 장점이 될 수 있다.
보관기간에 따른 보툴리눔 독소의 역가변화에 대하여 여러 연구자들의 상반된 보고들이 있다. Gartland와 Hoffman4)은 LD50 Swiss-Webster mouse bioassay를 이용한 실험에서 -70℃에 보관하더라도 희석 후 2주가 경과하면 역가의 69.8%가 감소한다고 보고하였다. 반면, Sloop 등5)은 희석 후 Botox짋를 냉장 보관하면 2주 후에도 역가의 감소가 없다고 보고하였으며, Garcia와 Fulton6)도 냉장 보관하는 경우 4주까지 역가가 유지된다고 보고하였다. 그러나 현재 국내에서 널리 사용되고 있는 보툴리눔 독소인 Botox짋(Allergan Inc., USA)와 BTXA짋(Lanzhou Institute, China)에 대한 장기간의 객관적인 비교 연구는 미미한 실정이다.
본 연구에서는 희석 후 6주까지 보관한 보톨리눔 독소의 효능을 두 가지 종류의 보툴리눔 A형 독소(Botox짋와 BTXA짋)를 사용하여 알아봄으로써, 임상에서 효과적으로 적용할 수 있는 보관기간의 표준화를 얻고, 이들 제품간의 역가 변화에 차이가 있는지 알아보고자 하였다

The type A neurotoxin produced by Clostridium botulinum is a potent neuromuscular blocking agent. It has been recommended that the botulinum toxin should be used within 4 hours after reconstitution. The reports on the decrease of potency according to storage duration were contradictory among the investigators.
The purpose of this study is to compare the potency of two kinds of botulinum type A toxin according to storage duration(0, 2, 4, and 6 weeks). In the present study, we used mouse lethality assay to estimate the potency of botulinum toxin. 160 mice were divided into four groups. In each storage duration(10 mice per each storage duration), the control group received intraperitoneal injection with saline not containing botulinum toxin, while the experimental group 1 and group 2 received injection with Botox짋 and BTXA짋 reconstituted by preservative-free saline, respectively. The experimental group 3 received BTXA짋 reconstituted by saline containing preservative. The potency of botulinum type A toxin was evaluated at 48 hr and 72 hr after injection. The results are as follows;
1. The experimental group 2 and group 3 maintained the potency of botulinum type A toxin diluted by saline up to 6 weeks after storage at 4℃. However, the experimental group 1 lost the potency at 2 weeks after storage.
2. There was no significant difference between the experimental group 2 and group 3. However, the experimental group 2 and group 3 showed a great higher potency than the experimental group 1 even immediately after dilution by saline(0 week).
3. There was no effect of saline itself used in reconstitution of botulinum toxin.
4. There was no contamination of botulinum type A toxin during the storage period.

These results suggest that botulinum type A toxin used in the experimental group 2 and group 3 has a higher biological activity (potency) than that used in the experimental group 1. In addition, it is shown that botulinum toxin used in the experimental group 2 and experimental group 3 will maintain a relatively high potency at 6 week after storage.

키워드

botulinum type A toxin;mouse;storage duration;potency
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