급성 저산소성 허혈성 뇌손상이 유발된 신생자돈에서 재산소-재관류기 동안 NG-monomethyl-L-arginine과 L-arginine이 뇌의 혈역학 및 에너지 대사에 미치는 영향

고선영; 강샘; 장윤실; 박은애; 박원순

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저자정보: 고선영 (성균관대학교 의과대학 삼성제일병원 소아과) 강샘 (삼성생명과학연구소) 장윤실 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 소아과) 박은애 (이화여자대학교 의과대학 소아과학교실) 박원순 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 소아과)

저널정보: 대한소아청소년과학회 Clinical and Experimental Pediatrics Korean journal of pediatrics 제49권 제3호

발행연도: 2006.1

수록면: 317 - 325 (9page)

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목 적 : 주산기 저산소성 허혈성 뇌손상의 병태 생리에서 nitric oxide(NO)가 급성 저산소성 허혈(hypoxia-ischemia, HI) 후 재산소-재관류기(reoxygenation-reperfusion, RR)에 대뇌의 혈역학 및 에너지 대사에 미치는 영향을 규명하기 위하여, NO 합성 억제제인 NG-monomethyl-L-arginine(L-NMMA)와 NO 합성 촉진제인 L-arginine(L-Arg) 투여를 통하여 뇌신경 세포에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 하였다. 방 법 : 생후 3일 이내의 신생자돈 28마리를 대상으로 무작위로 나누어, Sham 처치만 받은 정상 대조군(n=9), HI와 RR만 유발한 실험 대조군(n=7), HI 이후 RR 직전에 L-NMMA 투여군(n=6)과 L-arginine 투여군(n=6) 등 4군으로 구분하였다. 실험은 ether을 흡입 시킨 후 thiopental을 정주하고, 기관 삽관 후 인공호흡기 등의 처지를 끝낸 후, HI를 유발하기 위하여 실험군에서 수술 겸자로 양측 경동맥을 폐쇄한 후 8% 산소로 30분간 흡입하였고, RR을 시행하기 위하여 경동맥 폐색을 풀고 흡입 산소농도를 60%로 올려 1시간까지 투여하면서 관찰하였다. 생리적 변수로 혈압과 동맥혈 가스 소견을 관찰하였고, 뇌의 혈역학적 변화와 에너지 상태는 near infrared spectroscopy(NIRS)를 이용하여 대뇌의 산화 헤모글로빈($HbO_2$), 환원헤모글로빈(Hb), 환산 헤모글로빈(HbD), 싸이토크롬 $aa_3$(Cyt $aa_3$) 등을 지속적으로 관찰하여 비교하였다. 또한 실험 종료 시 얻은 뇌조직에서 $Na^+$, $K^+$-ATPase의 활성도 및 지질 대사산물인 conjugated dienes, 고에너지 인분자인 ATP(adeninetriphosphate)와 phosphocreatine(PCr)을 비교하였다. 결 과 : 생리적 변수의 변화에서는 실험군 모두에서 정상 대조군에 비하여 혈압, 동맥혈 산소 분압, pH, base excess 등이 유의하게 감소하였고(P<0.05), 젖산은 유의하게 증가하였다(P<0.05). L-NMMA와 L-Arg군에서 실험 대조군과 유의한 차이는 없었다. 실험군에서 RR 1시간 후 pH를 제외한 혈압, 동맥혈 산소 분압, base excess 등의 이상소견은 모두 기저치로 회복되었고, 실험군간에 유의한 차이가 없었다. NIRS 소견에서 $HbO_2$와 HbD는 HI 동안 정상 대조군에 비하여 실험군 모두에서 유의하게 감소하였으나(P<0.05), RR 직후 기저치로 회복되었으며, $HbO_2$는 RR 40분 이후 정상 대조군에 비해 유의하게 감소하였다(P<0.05). Hb은 정상 대조군을 제외한 모든 실험군에서 HI 동안 유의하게 증가하였다가(P<0.05), RR 직후 기저치로 회복되었다. 산화 Cyt $aa_3$는 HI 동안 실험군 모두에서 감소하는 경향을 보였고, RR 이후 다시 증가하였다. 정상 대조군과 각 실험군간에 유의한 차이는 없었다. 뇌의 $Na^+$, $K^+$-ATPase 활성도와 conjugated dienes은 실험군 모두에서 정상 대조군(제1군)에 비하여 유의하게 감소하였다(P<0.05). 뇌의 ATP, phosphocreatine은 실험군 모두에서 정상 대조군과 차이가 없었고, 또한 실험군간에도 유의한 차이가 없었다. 결 론 : 신생 자돈에서 급성 저산소성 허혈 이후 재산소-재관류기 동안 NO 합성 억제제인 L-NMMA나 NO 생성 촉진제인 L-arginine이 뇌 혈역학이나 뇌의 에너지 대사에는 특별한 변화를 일으키지 않았다. 따라서 급성 저산소성 허혈성 뇌손상에서 재산소화 재관류기 초기에는 NO가 뇌손상의 주요한 기전으로 작용하지 않을 것으로 사료된다. 또한 뇌혈역학 및 생화학적 검사 결과 등에서 급성기에는 에너지 부전 상태가 주요한 세포손상 기전이 아니고, 이온 농도의 변화에 의한 뇌부종, 산소유리기에 의한 뇌세포 손상

Purpose : This study was carried out to elucidate the effects of nitric oxide synthase(NOS) inhibitor, NG-monomethyl-L-arginine(L-NMMA) and nitric oxide precursor, L-arginine(L-Arg) on cerebral hemodynamics and energy metabolism during reoxygenation-reperfusion(RR) after hypoxia-ischemia(HI) in newborn piglets. Methods : Twenty-eight newborn piglets were divided into 4 groups; Sham normal control(NC), experimental control(EC), L-NMMA(HI & RR with L-NMMA), and L-Arg(HI & RR with L-Arg) groups. HI was induced by occlusion of bilateral common carotid arteries and simultaneously breathing with 8 percent oxygen for 30 mins, and followed RR by release of carotid occlusion and normoxic ventilation for one hour. All groups were monitored with cerebral hemodynamics and cytochrome $aa_3$ (Cyt $aa_3$) using near infrared spectroscopy(NIRS). $Na^+$, $K^+$-ATPase activity, lipid peroxidation products, and tissue high energy phosphate levels were determined biochemically in the cerebral cortex. Results : In experimental groups, mean arterial blood pressure, $PaO_2$, and pH decreased, and base excess and blood lactate level increased after HI compared to NC group(P<0.05). These variables subsequently returned to baseline after RR except pH. There were no differences among the experimental groups. In NIRS, oxidized hemoglobin($HbO_2$) decreased and hemoglobin(Hb) increased during HI(P<0.05) but returned to base line immediately after RR; 40 min after RR, the $HbO_2$ had decreased significantly compared to NC group(P<0.05). Changes of Cyt $aa_3$ decreased significantly compared to NC after HI and recovered at the end of the experiment. Significantly reduced cerebral cortical cell membrane $Na^+$, $K^+$-ATPase activity and increased lipid peroxidation products(P<0.05) were not improved with L-NMMA or L-Arg. Conclusion : These findings suggest that NO is not involved in the mechanism of HI and RR brain damage during the early acute phase of RR.

#NG-monomethyl-l-arginine #L-arginine #Hypoxia #Ischemia #Perfusion #Injury #Energy metabolism #Brain

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