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백서 경동맥에서 Balloon Injury에 의한 혈관내 증식반응과 방사선치료의 효과

The Effect of External Beam Radiation on Neointimal Formation in the Rat Carotid Injury Model

Korean Circulation Journal 1998년 28권 2호 p.173 ~ 182
김한수, 윤명호, 오영택, 전미선, 박찬희, 김정선, 탁승제,
소속 상세정보
김한수 (  ) - 아주대학교 의과대학 순환기내과학교실
윤명호 (  ) - 아주대학교 의과대학 순환기내과학교실
오영택 (  ) - 아주대학교 의과대학 치료방사선과학교실
전미선 (  ) - 아주대학교 의과대학 치료방사선과학교실
박찬희 (  ) - 아주대학교 의과대학 핵의학교실
김정선 (  ) - 아주대학교 의과대학 병리학교실
탁승제 (  ) - 아주대학교 의과대학 순환기내과학교실

Abstract

연구배경 :
경피적 관동맥 확장성형술은 약 40∼50%에 이르는 재협착이 큰 문제점으로 남아있는데 재협착 병변에서의 혈관내 증식(neointimal hyperplasia)은 smooth muscle cell의 이동, 증식 및 mitrix의 형성 등으로 특징지어지며, 이러한 혈관내막의 증식을 억제하기 위해 방사선치료 방법을 이용하고자 하였다. 본 연구에서는 rat carotid artery에 풍선도자(Fogarty balloon catheter)를 이용하여 혈관에 손상을 주는 rat carotid artery injury model을 사용하여 적은 용량의 external beam radiation(EBR)으로 효과적으로 혈관내 증식반응을 억제할 수 있는지를 관찰하고, 필요한 최소한의 효과적인 방사선의 용량이 어느 정도인지 관찰하고자 하였다.
방 법 :
32마리의 Sprague-Dawley rats(평균체중 : 370±78g)의 carotid artery에 2F Fogarty balloon catheter를 이용하여 혈관에 손상을 주고 linear ceterator을 이용하여 3×5㎝의 field 및 15㎜의 깊이에서 6 MeV electrons으로 EBR을 시행하였다. 2주 후에 혈관을 paraformaldehyde 용액으로 고정하고 조직학적으로 external elastic lamina(EEL) area(㎟), lumen area(㎟) 및 neointimal area(㎟)을 측정하였다. Balloon injury를 받은 32마리의 rat을 대조군과 방사선치료군으로 나누었으며, 대조군(n=5)은 balloon injury를 받고 방사선치료를 받지않은 군이고, 방사선치료군(n=27)은 external beam radiation을 받은 군으로 방사선 용량에 따라 5 Gy(n=7)군, 10 Gy(n=6)군, 15 Gy(n=6)군 및 20 Gy(n=8)군으로 나누었다.
결 과 :
Balloon injury를 받고 14일 만에 관찰한 대조군의 조직학적 소견은 혈관내로 평활근세포를 비롯한 증식현상과 그로 인한 혈관내강의 협착이 관찰되었다. 전체적인 혈관면적은 external elastic lamina의 면적으로 산출하였으며 대조군 및 각 방사선치료 군에서 의의있는 차이가 없었다(p>0.05). 투여한 방사선의 용량과 혈관내강의 면적(lumen area) 및 혈관내 증식 면적(neointimal area)의 변화는 적은 용량의 방사선 투여(5, 10 Gy)에서는 혈관내 증식을 억제하지 못하였으나 15 Gy 이상의 방사선 용량에서는 혈관내 증식이 현저하게 억제되었다.
결 론 :
본 연구는 실험적으로 balloon injury방법을 이용하여 동맥혈관에 증식반응을 일으키도록 하고 방사선치료(external beam radiation)를 시도함으로서 방사선치료의 가능성을 시험한 것으로서 일정한 정도(15 Gy)이상의 방사선 용량을 조사할 경우 평활근세포의 증식을 포함한 혈관내 증식반응이 현저히 감소함을 관찰할 수 있었다.

Background : Restenosis after successful percutaneous transluminal coronary angioplasty remains a major obstacle to the long-term success of the procedure. Uncontrolled proliferation and extracellular matrix synthesis in response to mechanical injury are important contributors to this process. External beam radiation or gamma radiation affects self-renewing tissues by arresting cell division, and therefore limits proliferation by reducing the number of clonal progenitors. The purpose of this study was to determine whether external beam radiation(EBR) could reduce the extent of neointimal formation after balloon injury in the rat carotid injury model and, if it could, to define the minimum effective dose.
Method : 32 Sprague-Dawley rats(mean weight : 370±78g) underwent carotid injury by using 2F Fogarty balloon and EBR with doses ranging from 5 to 20 Gy. Rats were sacrificed after 2 weeks. The arteries were perfusion-fixed in paraformaldehyde. EBR was performed with 6 MeV electrons in a field of 3 x 5cm using a linear accelerator. The dose was specified to a depth of 15mm. Histomorphometry was performed to compare external elastic lamina(EEL) area(mm2), lumen area(mm2) and neointimal area(mm2) of the injured segments.
Results : EEL area showed no significant difference in each different radiation group. Low dose EBR(5 Gy and 10 Gy) had no siginificant impact on neointimal hyperplasia in rat carotid injury model. However, in high dose group(l5Gy and 20 Gy) neointimal area was significantly reduced(p X0.01) indicating high dose EBR markedly prevented neointimal hyperplasia.
Conclusion : Radiation therapy may be an effective adjunctive method for reducing the restenosis rate after successful angioplasty in the rat carotid injury model.

키워드

방사선치료;혈관내 증식;재협착;Radiation therapy;Neointimal formation;Restenosis

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