• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제50권4호
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• pp.288-292
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• 2011

Objective : Matrix metalloproteinases (MMPs), especially MMP-2 and MMP-9 have been known to play an important role in secondary inflammatory reaction after spinal cord injury (SCI). The aim of this study was to investigate the expression and activity of MMP-2 and MMP-9 and to determine their relationship with disruption of endothelial blood-barrier after photochemically induced SCI in rats. Methods : Female Sprague-Dawley rats, weighing between 250 and 300 g (aged 8 weeks) received focal spinal cord ischemia by photothrombosis using Rose Bengal. Expressions and activities of MMP-2 and MMP-9 were assessed by Western blot and gelatin zymography at various times from 6 h to 7 days. Endothelial blood-barrier integrity was assessed indirectly using spinal cord water content. Results : Zymography and Western blot analysis demonstrated rapid up-regulation of MMP-9 protein levels in spinal cord after ischemic onset. Expressions and activities of MMP-9 showed a significant increased at 6 h after the photothrombotic ischemic event, and reached a maximum level at 24 h after the insult. By contrast, activated MMP-2 was not detected at any time point in either the experimental or the control groups. When compared with the control group, a significant increase in spinal cord water content was detected in rats at 24 h after photothrombotic SCI. Conclusion : Early up-regulation of MMP-9 might be correlated with increased water content in the spinal cord at 24 h after SCI in rats. Results of this study suggest that MMP-9 is the key factor involved in disruption of the endothelial blood-barrier of the spinal cord and subsequent secondary damage after photothrombotic SCI in rats.

• Journal of Chest Surgery
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• 제34권11호
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• pp.823-830
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• 2001

배경: 흉부나 흉복부 대동맥 수술중 대동맥 혈류의 일시적 차단에 의해 유발되는 낮은 혈류압으로 인한 척추신경의 허혈성 손상에 의한 하지마비는 심각한 수술 합병증으로 남아 있다. 심장이나 뇌에 있어서 잠깐 동안의 허혈성 자극을 주는 허혈성 전처치는 이어지는 장기간의 허혈성 손상을 이길 수 있는 내성을 유발하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 돼지 모델을 이용하여 이러한 허혈성 내성이 척추신경의 허혈성 전처치를 통하여도 생길 수 있는지의 여부를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 실험은 세 군으로 나뉘어 시행되었다 : sham 군(n=3), 대조군(n=6)과 허혈성 전처치군(n=8). Sham 군에서는 척추 신경의 허혈성 손상 없이 좌측 개흉술 만을 시행하였다. 대조군과 허혈성 전처치군은 30분간의 대동맥 차단을 통한 척추신경의 허혈성 손상이 가해졌다. 하지만 허혈성 전처치군은 48시간전에 20분간의 허혈성 자극이 선행되었다. 24시간 후에 신경학적 검사를 시행하였으며, 조직 병리와 MPA (malonedialdehyde) spectrophotometry 검사를 위하여 척추 신경을 취득하였다. 결과: 허혈성 손상 24시간 후에 행하여진 신경학적 검사에서 대조군과 허혈성 전처치군 사이에 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(p=0.028). 조직병리와 MDA 검사에서는 통계적으로 유의한 차이를 얻을 수 없었으나, MDA 검사상 경계선상의 통계적 유의성은 보이고 있었다. 결론: 본 돼지 실험 연구를 통해 비록 실험 동물들이 걷거나 설 수 있을 정도의 완전한 척추신경의 회복을 보이지는 못했으나, 허혈성 전처치가 척추신경의 30분간의 허혈성 손상에 대하여 견딜 수 있는 내성을 유발시키는 것을 알 수 있었다. 허혈성 전처치가 기존의 척추신경의 허혈성 손상을 보호하기 위한 방법들과 병행될 때 상승 보호 효과를 얻을 수 있으리라 기대되며, 이에 대한 실험들이 뒷받침되어야 할 것이다.35.81 $\textrm{mm}^2$(Level 1), 181.88$\pm$34.74 $\textrm{mm}^2$(Level 2)로 두 위치에서 단면적은 남녀간에 유의한 차이가 있었다(p 0.05). 기관의 각각의 위치에서 내경과 단면적은 연령군에 따라 고연령층에서 증가하는 추세를 나타내었으나 통계적인 의미는 없었다. 결론: 한국 정상 성인의 기관내경과 단면적의 크기는 성별에 따라 통계적으로 유의한 차이가 있었으나 연령에 따른 차이는 없었고, 전산화 단층촬영은 기관의 내경과 단면적의 크기를 얻는데 비교적 정확하고 안전한 방법이라 생각된다.의한 약물학적 전처치는 재관류 후 심근기능 회복에 유익한 효과를 나타냈으며, 이러한 전처치 효과는 교감신경계 신경전달물질의 고갈이나 $\alpha$1-수용체 차단제에 의해 소멸되는 것으로 보아 전처치에 의한 심근보호효과는 교감신경계 전달물질 및 $\alpha$1-수용체를 통해 유도됨을 알 수 있다.380$\pm$71 mL, p=0.05).방 및 치료에 도움이 될 수 있는 물질을 개발할 가치가 있다고 사료된다을 공급한 대조구에 비해 높았다. 어미의 성 성숙 및 산란은 두 번의 실험에서 대조구보다 저염분구에서 원만히 이루어졌다. 암컷 성숙 개체의 경우 1차 실험은 대조구 6마리, 저염분구 12마리였으며, 2차 실험은 대조구 5마리, 저염분구 12마리였으며, 2차 실험은 대조구 5마리, 저염분구 14마리로서 성숙유도에 있어 염분의 조절에 의한 성숙이 이루어진 것을 알 수 있다. 산란 시기는 1차 실험에서 대조구나 저염분구의 산란 개시 시점이 거의 동일한 데 비해, 2차 실험에서는 저염분구가 대조구에 비해 대략 20일 정도 빠르게 나타났다. 또한 산란에 가입한 암컷 어미의 개체수도 두 차례의 실험 모두 저염분구가 많았다. 또한

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제24권5호
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• pp.495-500
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• 2016

This study aimed to explore the neuroprotection and mechanism of isoflurane on rats with spinal cord ischemic injury. Total 40 adult male Sprague-Dawley rats were divided into the four groups (n=10). Group A was sham-operation group; group B was ischemia group; group C was isoflurane preconditioning group; group D was isoflurane preconditioning followed by ischemia treatment group. Then the expressions of TWIK-related $K^+$ channel 1 (TREK1) in the four groups were detected by immunofluorescent assay, real time-polymerase chain reactions (RT-PCR) and western blot. The primary neurons of rats were isolated and cultured under normal and hypoxic conditions. Besides, the neurons under two conditions were transfected with green fluorescent protein (GFP)-TREK1 and lentivirual to overexpress and silence TREK1. Additionally, the neurons were treated with isoflurane or not. Then caspase-3 activity and cell cycle of neurons under normal and hypoxic conditions were detected. Furthermore, nicotinamide adenine dinucleotide hydrate (NADH) was detected using NAD+/NADH quantification colorimetric kit. Results showed that the mRNA and protein expressions of TREK1 increased significantly in group C and D. In neurons, when TREK1 silenced, isoflurane treatment improved the caspase-3 activity. In hypoxic condition, the caspase-3 activity and sub-G1 cell percentage significantly increased, however, when TREK1 overexpressed the caspase-3 activity and sub-G1 cell percentage decreased significantly. Furthermore, both isoflurane treatment and overexpression of TREK1 significantly decreased NADH. In conclusion, isoflurane-induced neuroprotection in spinal cord ischemic injury may be associated with the up-regulation of TREK1.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제30권2호
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• pp.289-297
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• 1996

Excitatory amino acids (EAA) are thought to play an important role in producing cell death associated with ischemic and traumatic spinal cord injury. The present study was carried out to determine if the response characteristics of spinal sensory neurons in segments adjacent to degeneration sites induced by EAA are altered following these morphological changes. Intraspinal injections of quisqualic acid (QA) produced neuronal degeneration and spinal cavitation of gray matter. The severity of lesions was significantly attenuated by pretreatment with a non-NMDA antagonist NBQX. In extracellular single unit recordings, dorsal horn neurons in QA injected animal showed the increased mechanosensitivity, which included a shift to the left in the stimulus-response relationship, an increased background activity and an increase in the duration of after-discharge responses. Neuronal responses, especially the C-fiber response, to suprathreshold electrical stimulation of sciatic nerve also increased in most cases. These results suggest that altered functional states of neurons may be responsible for sensory abnormalities, e.g. allodynia and hyperalgesia, associated with syringomyolia and spinal cord injury.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제57권6호
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• pp.445-454
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• 2015

Objective : In the present study we analyzed neuroprotective and antiapoptotic effect of the difumarate salt S-15176, as an anti-ischemic, an antioxidant and a stabilizer of mitochondrial membrane in secondary damage following spinal cord injury (SCI) in a rat model. Methods : Three groups were performed with 30 Wistar rats; control (1), trauma (2), and a trauma+S-15176 (10 mg/kg i.p., dimethyl sulfoxide) treatment (3). SCI was performed at the thoracic level using the weight-drop technique. Spinal cord tissues were collected following intracardiac perfusion in 3rd and 7th days of posttrauma. Hematoxylin and eosin staining for histopatology, terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling assay for apoptotic cells and immunohistochemistry for proapoptotic cytochrome-c, Bax and caspase 9 were performed to all groups. Functional recovery test were applied to each group in 3rd and 7th days following SCI. Results : In trauma group, edematous regions, diffuse hemorrhage, necrosis, leukocyte infiltration and severe degeneration in motor neurons were observed prominently in gray matter. The number of apoptotic cells was significantly higher (p<0.05) than control group. In the S-15176-treated groups, apoptotic cell number in 3rd and 7th days (p<0.001), also cytochrome-c (p<0.001), Bax (p<0.001) and caspase 9 immunoreactive cells (p<0.001) were significantly decreased in number compared to trauma groups. Hemorrhage and edema in the focal areas were also noticed in gray matter of treatment groups. Results of the locomotor test were significantly increased in treatment group (p<0.05) when compared to trauma groups. Conclusion : We suggest that difumarate salt S-15176 prevents mitochondrial pathways of apoptosis and protects spinal cord from secondary injury and helps to preserve motor function following SCI in rats.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제46권5호
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• pp.479-483
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• 2009

Objective : A mouse model of spinal cord injury (SCI) could further increase our basic understanding of the mechanisms involved in injury and repair of the nervous system. The purpose of this study was to investigate whether methods used to produce and evaluate photochemical graded ischemic SCI in rats, could be successfully adapted to mice, in a reliable and reproducible manner. Methods : Thirty female imprinting control region mice (weighting 25-30 g, 8 weeks of age) were used in this study. Following intraperitoneal injection of Rose bengal, the translucent dorsal surface of the T8-T9 vertebral laminae of the mice were illuminated with a fiber optic bundle of a cold light source. The mice were divided into three groups; Group 1 (20 mg/kg Rose bengal, 5 minutes illumination), Group 2 (20 mg/kg Rose bengal, 10 minutes illumination), and Group 3 (40 mg/kg Rose bengal, 10 minutes illumination). The locomotor function, according to the Basso-Beattie-Bresnahan scale, was assessed at three days after the injury and then once per week for four weeks. The animals were sacrificed at 28 days after the injury, and the histopathology of the lesions was assessed. Results : The mice in group 1 had no hindlimb movement until seven days after the injury. Most mice had later recovery with movement in more than two joints at 28 days after injury. There was limited recovery of one joint, with only slight movement, for the mice in groups 2 and 3. The histopathology showed that the mice in group 1 had a cystic cavity involving the dorsal and partial involvement of the dorsolateral funiculi. A larger cavity, involving the dorsal, dorsolateral funiculi and the gray matter of the dorsal and ventral horns was found in group 2. In group 3, most of the spinal cord was destroyed and only a thin rim of tissue remained. Conclusion : The results of this study show that the photochemical graded ischemic SCI model. described in rats, can be successfully adapted to mice, in a reliable and reproducible manner. The functional deficits are correlated an increase in the irradiation time and, therefore, to the severity of the injury. The photothrombotic model of SCI, in mice with 20 mg/kg Rose bengal for 5 minutes illumination, provides an effective model that could be used in future research. This photochemical model can be used for investigating secondary responses associated with traumatic SCI.

• Journal of Chest Surgery
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• 제41권4호
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• pp.405-416
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• 2008

배경: 흉부 및 흉복부 대동맥의 수술 중 대동맥 차단은 허혈성 척수 손상에 의한 하반신 마비와 같은 심각한 합병증을 유발할 수도 있어 수술 중 허혈성 척수손상을 예방하기 위한 여러 방법의 연구가 계속 되고 있다. 최근에 허혈성 대뇌 손상 모델에서 신경조직의 막전위 의존성 나트륨채널 길항제가 대뇌 보호 효과가 있다는 보고가 있다. 본 연구는 토끼의 허혈성 척수손상 모델에서 나트륨채널 길항제인 페니토인과 저체온의 척수보호효과를 비교해 보고자 시행되었다. 대상 및 방법: 뉴질랜드산 토끼의 신동맥직하부에서 복부대동맥을 25분간 차단하는 방식으로 척수허혈을 유도하였으며 각 군당 8마리씩 네 군으로 나누었다. 대조군과(S39) 저체온군은(S37) 대동맥 차단시간 동안 직장온도를 각기 $39^{\circ}C$와 $37^{\circ}C$로 일정하게 유지하면서 $22^{\circ}C$ 생리적 식염수만 2 mL/min의 속도로 연속 주입하였으며, 정상체온 및 저체온 페니토인 군은(P39, P37) 앞의 두 군과 동일한 방법으로 하되 생리적 식염수에 페니토인을 녹여 주입하였다(100 mg/50 mL). 수술 후 24시간 및 72시간이 경과한 다음 Tarlov scoring을 통해 신경학적 평가를 시행하였고 마지막 평가 후에는 객관적으로 신경손상의 정도를 정량화하기 위해 척수를 고정 처리하였다. 결과: 페니토인의 역행성 주입에 따른 심각한 문제는 없었으며 대조군에(S39) 속한 모든 동물은 완전 또는 심한 하반신 마비 소견을 보였다. 페니토인과(P39) 저체온(S37)군 모두 대조군에 비해 신경학적 평가는 유사한 정도로 우수한 결과를 보였다(p<0.05). 조직 병리학적 검사 결과, 대조군에 속한 모든 동물은 척수 회백질에서 심한 신경조직 괴사 때 보이는 전형적인 특징을 보여주었으며, TUNEL 염색에 양성인 신경세포도 높은 빈도로 관찰되었으나, 저체온 또는 페니토인 투여 군에서는 괴사현상이 유의한 정도로 감소하였으며, 상대적으로 매우 낮은 빈도의 TUNL 염색 양성세포가 관찰되었다(p<0.05). 그러나 저체온과 페니토인을 병용했을 때의 부가적인 척수보호효과를 조사해 본 결과 신경학적 평가와 조직병리학적 결과 모두 유의한 수준의 부가적인 효과는 없었다. 걸론: 결론적으로, 토끼의 허혈성 척수 손상 모델을 이용하여 페니토인과 저체온의 신경보호효과를 알아본 결과 신경학적 평가와 조직병리학적 검사 결과 모두 부가적인 효과는 보여주지 못했지만 각각의 경우 유사한 정도의 신경보호효과를 보여주었다.

• The Korean Journal of Pain
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• 제10권2호
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• pp.304-307
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• 1997

Continuous epidural infusion, a combination of local anesthetic and opioid, have been widely administered for treatment of chronic cancer pain. A serious complications of epidural block is paraplegia which can also be caused by : direct spinal cord injury, epidural hematoma, epidural abscess, ischemic change, neurotoxicity, preexisting disease. Continuous epidural block for pain control of patient with cervical cancer was performed at $T_{12}/L_1$ interspace. A 4 cm catheter was inserted cephalad into the epidural space. After four months, back pain and motor weariless of lower extremities progressively developed. Spine CT showed bony destruction and soft mass-like lesion at $T_9$ & $T_{12}$ spine. We propose paraplegia was caused by spinal cord compression which resulted from vertebral metastasis of cervical cancer.

• 대한약리학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-9
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• 1995

외상성 척추신경손상후에 병리조직학적 변화가 서서히 일어나며, 손상부위가 안정화되는데 걸리는 시간이 길어서 2차 손상과정이 최초의 기계적 손상을 악화시킴이 오래전부터 잘 알려져 있다. 이러한 2차 손상과정의 개입은 척추신경손상을 약리학적으로 조절하는 시도에 대한 논리적 배경을 제공하고 있다. 흥분성 아미노산은 척수의 정상기능뿐아니라 허혈성 및 외상성 손상에 의한 세포사망에 관여함이 알려져 있어 외상성 척수손상의 2차 손상과정에 이 흥분성 아미노산 수용체가 관여할 것임이 시사되고 있다. Dextrorphan은 화학적으로 우선성 morphinan계통의 약물로 흥분성 아미노산 수용체의 하나인 NMDA 수용체의 선택적 길항제이고 임상적으로 사용가능성이 조사되고 있는 약물이다. 본 연구는 dextrorphan의 처리가 쥐의 척수신경손상후에 나타나는 후지운동기능의 회복과정 및 조직학적 변화에 어떻게 영향을 미치는지를 관찰하여 척수손상 후 일어나는 2차 손상과정에 NMDA 수용체의 개입여부를 확인하고자 하였다. 후지운동기능 회복은 open field test(21 point scale)를 사용하였으며 조직학적 손상의 크기는 손상 8주후에 정량적 조직병리학 방법을 사용하였다. 성숙 자성 Long-Evans 쥐 (무게 $250{\sim}300gm$)를 pentobarbital sodium 마취 (복강내, 40 mg/kg)하에서 9번째 및 10번째 흉추부위의 추궁절재술을 시행하여 10g 무게의 막대를 25mm의 높이에서 노출된 경막에 떨어뜨려 척추손상을 유발하였다. 대조군 (n=15)은 생리식염수를 약물투여군 (각 n=10)은 dextrophan 15 mg/kg, 30mg/kg을 척수손상유발 15분전에 복강내로 투여하였다. Dextrorphan 처리는 척수손상에 의한 동맥압 변동 및 동맥혈액 가스치 (pH, $Pco_2,\;Po_2$)에 영향을 미치지 않았다. 척수손상 2일부터 open field test를 시작하여 일주일에 두번씩 술후 8주간 시행하였다. 첫 $2{\sim}3$일 후에는 후지운동을 전혀 관찰할 수 없었으며 그후 2주일까지 약간 빠른 회복을 보여 후지관절의 운동을 보이고 몸무게를 지탱하였으며 $4{\sim}5$주에는 일부 동물에서는 비정상적인 걸음을 보였다. 그 이후에는 더 이상의 후지운동기능의 회복은 볼 수 없었다. Dextrorphan 투여는 이러한 후지운동회복기능 뿐 아니라 조직손상의 크기에도 전혀 영향이 없었다. 이상의 결과는 NMDA 수용체는 외상성 척추손상 후 일어나는 2차 손상과정에 관여하지 않음을 시사하고 있다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제35권4호
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• pp.255-260
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• 2002

배경: 흉부 및 흉복부 대동맥 수술시에 발생하는 척수의 허혈성 손상에 의한 신경학적 합병증은 발병 전의 예측이 어려울 뿐만 아니라 중증의 장애를 남기게 된다. 본 연구에서는 허혈성 심근 질환 치료에 쓰이고 있는 Trimetazidine(이하 TMZ)의 척수의 허혈성 손상에 대한 보호 효과를 동물실험모델에서 실험하였다. 대상 및 방법: 다 자란 New-Zealand White Rabbits 33마리를 대조군(Group 1, N-17)과 실험군(Group 2, N=16)으로 나누어 실험하였다. 수술은 대조군에서는 전신마취 후 정중개복하여 좌측 신동맥 기시 직하부위에서 복부대동맥을 혈관 점자로 30분간 폐쇄하여 척수 허혈을 유발하였으며, 실험군에서는 TMZ 3mg/kg을 대동맥 겸자전 투여하였다. 수술 2시간 후, 24시간 후, 48시간 후에 Modified Talrov scale에 의한 운동능력을 평가하였으며 술 후 48시간에 요천추부 척수를 적출하여 조직검사를 시행하였다. 결과: 대조군과 실험군에서 각각 7 마리(17마리 중 10마리 사망)와 11마리(16마리 중 5마리 사망)가 실험 종료가지 생존하여 척수 조직을 채취하였다. Modified Talrov scale은 대조군과 실험군에서 각각 수술 2시간 후 1.13 $\pm$ 1.25와 3.20 $\pm$ 0.77, 24시간 후 1.45 $\pm$ 1.57와 3.50 $\pm$ 0.76, 48시간 후 1.86 $\pm$ 1.86와 3.91 $\pm$ 0.30이었다(p$\leq$0.05). 척수의 조직학적 검사에서는 신경학적 결손이 큰 대조군(Group 1)의 척수조직에서 허혈성 손상이 더 심하게 일어난 것이 관찰되었다. 결론: TMZ은 동물실험에서 척수의 일과성 허혈성 손상에 대하여 통계적으로 유의한 척수 보호효과를 나타내었다.