Abstract
Purpose : A ginkgo biloba extract (GBE) has been known as a hypoxic cell radiosensitizer. Its mechanisms of action are increase of the red blood cell deformability, decrease the blood viscosity, and decrease the hypoxic cell fraction in the tumor. The aims of this study were to estimate the effect of GBE on fractionated radiotherapy and to clarify the mechanism of action of the GBE by estimating the blood flow in tumor and normal muscle. Materials and Methods : Fibrosarcoma (FSall) growing in a C3H mouse leg muscle was used as the tumor model. When the tumor size reached 7 mm in diameter, the GBE was given intraperitoneally at 1 and 25 hours prior to irradiation. The tumor growth delay was measured according to the various doses of radiation (3, 6, 9, 12 Gy and 15 Gy) and to the fractionation (single and fractionated irradiation) with and without the GBE injection. The radiation dose to the tumor the response relationships and the enhancement ratio of the GBE were measured. In addition, the blood flow of a normal muscle and a tumor was compared by laser Doppler flowmetry according to the GBE treatment. Results : When the GBE was used with single fraction irradiation with doses ranging from 3 to 12 Gy, GBE increased the tumor growth delay significantly (p<0.05) and the enhancement ratio of the GBE was 1.16. In fractionated irradiation with 3 Gy per day, the relationships between the radiation dose (D) and the tumor growth delay (TGD) were TGD $(days)=0.26{\times}D$ (Gy)+0.13 in the radiation alone group, and the TGD $(days)=0.30{\times}D$ (Gy)+0.13 in the radiation with GBE group. As a result, the enhancement ratio was 1.19 ($95\%$ confidence interval; $1.13\~1.27$). Laser Doppler flowmetry was used to measure the blood flow. The mean blood flow was higher in the muscle (7.78 mL/100 g/min in tumor and the 10.15 mL/100 g/min in muscle, p=0.005) and the low blood flow fraction (less than 2 mL/100 g/min) was higher in the tumor $(0.5\%\;vs.\;5.2\%,\;p=0.005)$. The blood flow was not changed with the GBE in normal muscle, but was increased by $23.5\%$ ( p=0.0004) in the tumor. Conclusion : Based on these results, it can be concluded that the GBE enhanced the radiation effect significantly when used with fractionated radiotherapy as well as with single fraction irradiation. Furthermore, the GBE increased the blood flow of the tumor selectively.
목적 : Ginkgo biloba extract (GBE)는 혈액순환개선효과가 있어 기존의 방사선민감제와 달리 혈류저항이 높은 악성종양에서 저산소세포 분획을 줄일 수 있으나 아직까지는 실제 임상에서 사용되는 저선량 분할 방사선조사시에도 GBE가 방사선조사 효과의 증대를 나타내는지 밝혀지지 않았다. 이에 본 연구에서는 저선량 분할 방사선조사시 GBE가 방사선조사효과증대를 나타내는지, 또한 정상조직과 악성종양의 혈류량 분포에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 통상적인 범위의 저산소세포 분획을 가진 C3H 마우스의 섬유육종(FSall)을 마우스 우측하지에 이식한 후 종양직경이 7 mm에 도달하였을 때 마우스 체중 kg당 100 mg의 GBE를 방사선조사 25시간 전과 매회 1시간 전에 복강내 투여 후 방사선을 조사하였다. 3 Gy 내지 12 Gy의 방사선을 일회 조사시 GBE투여군과 방사선단독조사군의 종양성장지연기간을 비교하여 GBE에 의한 방사선효과 증강율을 구하였다. 3 Gy씩 10회의 분할 방사선조사시 방사선 단독조사군의 방사선량-종양성장지연기간(tumor growth delay, TGD)의 관계식을 구하여 두 실험군의 선형회귀직선 기울기의 비율, 즉 GBE에 의한 방사선효과 증강율을 구하였다. 같은 종양을 이용하여 레이저 도플러 혈류측정기로 정상근육과 종양의 혈류량을 측정함으로써 저혈류 분포의 차이가 존재하는지 확인하였고, GBE 투여에 의한 혈류량분포의 변화 여부를 관찰하였다. 결과 : 3 Gy 내지 12 Gy의 방사선을 일회 조사시 GBE투여군의 종양성장지연기간이 방사선단독조사군에 비하여 의미있게 증가되었으며(p<0.05), GBE에 의한 방사선효과 증강율은 3일 종양성장지연 기준으로 1.16이었다. 3 Gy씩 10회의 분할 방사선조사시 방사선 단독조사군의 방사선량-종양성장지연기간(tumor growth delay, TGD)의 관계는 TGD $(days)=0.26{\times}D$ (Gy)+0.13, GBE 병용군의 경우 TGD $(days)=0.30{\times}D$ (Gy)+0.13이었고 두 실험군의 직선 기울기의 비율, 즉 GBE에 의한 방사선효과 증강율은 1.19 ($95\%$ 신뢰구간: $1.13\~1.27$)로 나타났다. 같은 종양을 이용하여 레이저 도플러 혈류측정기로 혈류량을 측정한 결과, 혈류량의 분포는 모두 Poisson 분포와 비슷한 양상을 보였다. 정상근육의 혈류량은 평균 10.15 mL/100 g/min, 종양의 혈류량은 평균 7.78 mL/100 g/min으로 종양의 평균 혈류량이 근육에 비하여 낮게 나타났고(p=0.001), 2 mL/100 g/min 이하의 저혈류 분포는 정상근육에 비하여 종양에서 높게 나타났다($0.5\%$ 대 $5.2\%$, p=0.005). 정상근육에서는 GBE 투여에 의하여 혈류량 분포에 큰 변화가 없었던 반면, 종양에서는 2 mL/100 g/min 이하의 저혈류량 분포가 감소하였고, 평균 혈류량은 $23.5\%$ 증가되었다(p=0.0004). 결론 : GBE는 방사선 일회 조사시 뿐만 아니라 분할조사시에도 방사선치료의 효과를 유의하게 증가시켰다. 또한 정상근육에 비하여 종양의 혈류량을 선택적으로 증가시킴이 확인되었다.
