The Effect of Pentoxifylline on Radiation-Induced Cardiac Injury in ICR Mice

방사선조사후 발생한 심장손상에서 Pentoxifylline 이 미치는 효과

Purpose : Chest irradiation leads to a significant cardiac injury in a number of patients. To prevent, or to reduce the risk of radiation-induced cardiac injury, pentoxifylline(PTX), a haemorrheologic agent that improves the blood flow through small blood capillaries has been employed. Materials and Methods : One hundred and eighty ICR mice were divided into three study groups: control, radiation alone, and radiation-pentoxifylline. Each group was subdivided into 12 subgroups: 1 3, 6 and 10 days and 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16 and 20 weeks by observation Period after irradiation. The total 15Gy of radiation was delivered in a single fraction through anterior mediastinal port. Pentoxifylline was injected subcutaneously daily 50mg/kg to the back of the mice from the first day of irradiation throughout the observation period. The mice of each group after a certain observation period were sacrificed and sectioned for histopathologic examination of the heart. Result : The findings of acute radiation-induced carditis i.e., heterophilic infiltration and vacuolization and ballooning of endothelial cells were observed upto 6 weeks and reduced sharply afterwards. The late radiation effects including pericarditis with mononuclear cell infiltration, pericardial fibrosis, endothelial cell changes, myocardial degeneration and fibrosis present from 4 weeks onwards after irradiation but with various degree of severity. The overall process of pathologic changes of radiation-pentoxifylline group was similar to those of radiation alone group but the duration of acute stage was relatively short and the severity of late cardiac toxicity was much lesser compared with those of radiation alone group. Conclusion : Pentoxifylline can effectively reduce the late radiation-induced cardiac injury and reslve the acute effects relatively rapidly.

목적 : 흉부방사선조사시 심장이 포함됨으로써 다양한 정도의 심장손상이 발생되고 이로써 방사선치료의 효과를 감소시키게 된다. 따라서 이들의 발생빈도를 감소시키기 위해 여러방법이 시도되었으며 이중 혈류장애 개선제로 알려진 pentoxifylline (3,7-dimethyl-1(5-oxyhexyl-xanthine)) (이하 PTX로 약함)을 방사선조사와 동시에 투여하여 심장에서의 방사선손상을 감소시키고자 하였으며 이의 효과는 병리조직학적 검사를 통해 관찰하였다. 대상 및 방법 : ICR마우스 수컷 180마리를 각각 대조군, 방사선조사단독군, 방사선조사와 PTX투여군으로 구분하고 각 군은 다시 방사선조사후의 기간에 따라 1, 3, 6, 10일과 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 20주의 12개 소군으로 나누었다. 방사선조사는 4 MV 선형가속기를 이용하여 15Gy를 일회로 심장을 포함한 흉부에 시행하였고 PTX투여는 1일 50mg/kg을 방사선조사 다음날부터 실험완료시까지 매일 배부의 좌우측에 번갈아 피하주사 하였다. 일정한 관찰기간후 심장을 절제 하여 병리학적 검사를 시행하였고 이들의 변화를 급성과 만성으로 나누어 병변의 정도에 따라 각각 4등급으로 분류한 후 합산하여 점수화하였다. 이들 결과는 Student's t-test를 이용하여 각군의 관찰기간에 따른 변화와 각 군간의 병리소견상 변화의 차이점에 대해 통계적 유의성이 검증되었다. 결과 : 방사선조사가 시행되지 않은 대조군은 비특이성심근염외에는 별 특이한 소견을 보여주지 않았다. 방사선조사후의 급성변화는 이염성백혈구성 심낭염과 혈관내피세포의 공포화 및 풍선화가 있었고 만성기 심장손상의 변화로는 단핵세포성 심낭염, 심낭섬유화, 혈관내피세포변화, 심근의 퇴행성 변화와 심근섬유화등이 관찰되었다. 심장손상의 병리학적 소견을 각 군에 따라 점수화하여 비교한 결과 급성변화에서는 방사선조사단독군이 1일-6주에 2-4점을, PTX투여군이 1-3점의 분포를 보여 주었다. 이들 변화는 각 군 모두 3주까지 유사하였으며 4주이후부터 PTX투여군의 변화소견이 방사선조사단독군에 비해 빨리 회복됨을 보여 주었고 이는 통계학적으로 의미있는 소견임이 확인 되었다. 만성심장손상소견은 방사선조사단독군이 4-8주에 5-6점의 변화소견을 보였고 이후 12주에 심근의 섬유화현상시작으로 7-9점의 병리소견을 보였으며 PTX투여군은 4-12주에 이르기까지 1-4점을 보인후 16주의 심근섬유화현상으로 5-6점의 소견을 보여주었고 이들 군간의 변화정도의 차이는 통계학적으로 유의성이 있음이 확인 되었다. 결론 : PTX투여 결과 급성 방사선심장손상의 병리학적 변화정도는 유사하였으나 빨리 회복되는 추세가 관찰되었고 만성 방사선심장손상에서는 방사선조사단독군에 비해 심근의 퇴행성 변화 및 섬유화정도의 의미 있는 억제 및 감소효과를 보여주었다.