흰쥐의 관절염 모델에서 척수의 미세아교세포 억제가 행동 및 척수의 형태학적 변화에 미치는 영향

Abstract

척수 미세아교세포의 활성은 신경병적 통증 모델에서 중추 통증 기작에 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다. 퓨린계 수용체인 P2X_(7) 수용체는 미세아교세포에서 발현하며, 미세아교세포의 활성을 매개할 수 있다. 본 연구에서는 흰쥐의 관절 내에 CFA를 주사하여 관절염을 유도하였고, CFA 관절염 모델에게 P2X_(7) 수용체의 억제제인 oATP를 척수강 내에 투여하였을 때 행동학적 및 형태학적인 변화를 확인하고자 하였다. 실험동물은 대조군, CFA 관절염군 그리고 CFA 관절염+oATP 투여군으로 구분하였다. CFA군은 한쪽의 발목관절에 100 ug/20 ul의 CFA를 투여하여 관절염을 유발하였으며, CFA+oATP 투여군은 관절 내에 CFA를 투여하고 osmotic 펌프(Alzet)를 사용하여 6.25 ug/ 200 ul의 oATP를 척수강 내에 투여하였다. 모든 실험동물은 CFA 투여 후 1, 3, 5, 7 그리고 9일에 von Frey 검사법 및 Hargreave’s 검사법으로 과민통증을 측정하고, CFA 투여 후 9일 경과 시에 관류고정으로 희생하였다. 관류고정 전 모든 군의 일부 실험동물은 열과민통증을 유발하고자 관류직전 한쪽 발목을 열자극에 노출시켰다. 실험동물의 관류고정 후 척수 L4-L5에서 OX42, P2X_(7) 수용체 및 pERK의 면역염색 및 영상분석을 시행하였다. CFA 관절염군에서는 과민통증이 유발된 것으로 확인되었고, 척수 뒤뿔의 미세아교세포에서 OX42, P2X_(7) 수용체 및 pERK의 발현이 증가되었다. 특히 동측 뒷뿔에서 현저하였으며, 관류직전 열자극을 가하여 열과민통증을 유발한 흰쥐의 양측 뒤뿔에서 NK1 양성 신경세포에서 pERK가 발현되었고, 동측에서 현저하였다. CFA+oATP 투여군에서는 과민통증, OX42, P2X_(7) 수용체 및 pERK의 발현이 CFA 관절염군에 비하여 유의하게 감소되었으며 신경세포에서 pERK의 발현도 감소된 것을 확인하였다. 이상의 결과를 종합할 때 CFA 주사로 유발한 관절염에서 척수 내 P2X_(7) 수용체 억제에 의한 미세아교세포의 활성억제는 관절염으로 인한 중추신경 과민통증을 억제하는 효과가 있는 것으로 판단된다.; Intraarticular injection of complete Freund’s adjuvant (CFA) can induce arthritis in rats. Activation of the spinal microglia has been recently known to play a pivotal role in the central pain mechanisms in the neuropathic pain model. P2X_(7) receptor, a purinergic receptor expressed in microglia, can mediate the activation of the microglia. This study was aimed to elucidate the effects of intrathecal administration of the oxidized ATP(oATP), an inhibitor of P2X_(7) receptor, on the behavioral and morphological changes induced by CFA arthritis. The experimental animals were divided into 3 groups; control, CFA arthritis (CFA), and CFA arthritis with oATP injection(CFA+oATP) groups. Rats of CFA and CFA+oATP groups were injected with CFA(100 μg/20 μl) into the ankle joint. Rats of CFA+oATP group were intrathecally injected with oATP (6.25 μg/200 μl) using osmotic pump for 9 days. Assessments of mechanical and thermal hyperalgesia were done at 1, 3, 5, 7 and 9 days after injection of CFA by von Frey and Hargreave’s tests respectively. The animals were sacrificed at 9 days after CFA injection and the immunohistochemical staining for OX42, P2X_(7) receptor and pERK in the spinal dorsal horn of L4 and L5 level were done. Intrathecal injection of oATP blocked the development of mechanical allodynia and thermal hyperalgesia induced by CFA arthritis. The expression of OX42, P2X_(7) receptor and pERK in the dorsal horn ipsilateral to the inflamed ankle were increased, and these changes were attenuated by administration of oATP. In the animals of CFA arthritis with heat stimulation before perfusion, pERK was also expressed in the NK1-positive neurons in ipsilateral dorsal horn and the neuronal expression was also attenuated by oATP. It is consequently suggested that inhibition of spinal microglia by intrathecal injection of antagonist for P2X_(7) receptor may reduce mechanical allodynia and thermal hyperalgesia induced by CFA arthritis.