흰쥐의 척추관 협착증 모델에서 척수신경절의 일차감각신경세포 및 미세아교세포의 변화에 관한 형태학적 연구

Abstract

하부요추부위의 척추관 협착에 의한 신경뿌리의 압박은 임상적으로 마미총증후근으로 진단되는 다발성 방사통을 유발한다. 현재까지 다양한 방법을 이용한 실험동물에서 신경뿌리의 압박모델을 통하여 신경뿌리의 전기생리학적 및 조직형태학적 연구가 진행되어 왔으나 척수신경절에서 일차감각신경세포의 변화는 잘 알려지지 않고 있다. 한편 최근 들어 척수의 후각에서 유발되는 미세아교세포의 활성화는 신경병증통증 유발의 주요인으로 인식되고 있으나 척수신경절의 미세아교세포의 역할은 현재까지 알려지지 않고 있다. 본 연구에서는 흰쥐의 척추협착증의 모델을 사용하여 마미총의 압박이 통증의 전달에 관여하는 척수신경절의 일차감각 신경세포에서 통증지표물질 및 염증성인자의 발현 및 척수신경절의 미교아교세포의 변화를 관찰하였다. 본 실험에 사용된 척추협착증 모델은 Sekiguchi등 (2004)의 흰쥐 모델로서 L4 및 L6 척추의 등쪽 경막위공간에 길이 4 mm, 폭, 높이 1 mm 의 실리콘을 주입하고 6주간 생존시켰다. 또한 척추관 감압에 의한 효과를 확인하기 위하여 일부의 실험동물은 실리콘 삽입 후 3주 경과시에 실리콘을 제거하였다. 모든 실험동물은 실리콘삽입 후 6주 경과 시에 희생하여 L5 수준의 척수 및 척수신경절에서 일차감각신경의 지표물질인 TRPV1, substance P, Isolectin B4, 및 미세아교세포 및 대식세포의 표지물질인 Iba1과 ED1의 면역조직화학염색을 시행하였다. 실리콘이 삽입된 척추관 협착증모델 흰쥐의 척수신경절에서 TRPV1, IB4, substance P 양성 신경세포, Iba1 양성 미세아교세포가 증가하였고 척수의 후각에서 substance P 및 IB4의 면역반응이 증가하였다. 3주 경과시에 실리콘을 제거한 동물의 척수신경절에서 TRPV1와 IB4 양성 신경세포 및 Iba1 양성 미세아교세포가 척추관 협착군에 비하여 감소하였으며 척수 후각에서의 substance P와 IB4의 면역반응도 감소하였다. 이상의 소견을 종합할 때 척추관의 협착에 의한 신경뿌리의 만성적인 압박은 척수신경절 및 척수에서 통증에 관련된 인자의 발현을 증가시키며 미세아교세포의 활성화를 유발하여 통증형성에 기여하는 것으로 판단된다.; Chronic compression of the nerve roots of lower lumbar level associated with narrowing of the spinal canal elicit radicular pain or intermittent claudication, often diagnosed as cauda equina syndrome. Various animal models for the spinal stenosis have been developed to study electrophysiological and morphological changes. However, the effects of the stenosis on the primary afferents were not studied yet. Recently, functional activation of the spinal microglia is considered as a main cause of the neuropathic pain after injury of the peripheral nerve. The purpose of this study is to elucidate the changes in the expression of pain-related markers in primary afferents and also the microglial activation in the dorsal root ganglion induced by spinal canal stenosis. A rat model of spinal stenosis (Sekiguchi et al., 2004), was made by insertion of 2 silicon pieces into the dorsal epidural space of L4 and L6 level. To study the effects of surgical decompression, the silicon pieces were removed from some rats at 3 weeks after insertion. The animals were sacrificed at 6 weeks after initial surgery and immunohistochemistry for the substance P, TRPV1, isolectin B4 (IB4) for the primary afferents, Iba1 and ED1 for the microglia and macrophage were done in the spinal cord and dorsal root ganglia at L5 level. Immuno-positive neurons for substance P, IB4 and TRPV1, and Iba1-positive microglial cells were increased in L5 DRG at 6 weeks after spinal canal stenosis and these neuronal and microglial changes, except that of substance P, were attenuated by decompression at 3 weeks. In the spinal cord, stains for substance P and IB4 were increased in primary afferent fibers in superficial dorsal horn, and the increase was also blocked by decompression. It is consequently suggested that alteration of the primary afferents and microglial activation in the dorsal root ganglion induced by chronic compression of nerve roots may contribute to the development of the radicular pain.