F-플루오르데옥시글루코스(포도당 대사)를 사용하여 병리와 임상 소견 간의 잠재적 상호작용을 조사하였다. 아밀로이드 침착은 신피질 전반에 걸쳐 광범위하게 관찰된 반면, 타우 침착과 포도당 저대사는 임상 양상에 상응하는 국소적 변화를 보였다. 이러한 뚜렷하게 국소화된 양상은 타우 PET 영상에서 더 두드러졌다. 본 연구 결과는 AD에서 Aβ 병리보다 타우 병리가 임상 증상 및 신경퇴행 과정과 더 밀접하게 연관됨을 시사한다.

배경: 경피적 전기신경자극(TENS)은 통증 조절을 위해 흔히 사용된다. 그러나 골관절염(OA) 통증에 대한 TENS의 효과 및 잠재적 기전은 명확하지 않다. 목적: 본 연구의 목적은 TENS가 OA 통증 치료에 미치는 효과와 성상교세포(glial) 억제와 관련된 기저 기전을 규명하는 데 있다. 연구설계: 본 연구는 실험 연구였다. 방법: OA는 랫드의 우측 슬관절 활액강에 요오드아세트산 일나트륨(monosodium iodoacetate)을 주사하여 유발하였다. 고주파(HF) TENS(100 Hz), 저주파(LF) TENS(4 Hz) 또는 가짜(sham) TENS를 편측성 동측 슬관절에 20분간 적용하였다. 발 철회 역치(PWT), 체중부하, 무릎 굴곡 점수(KBS)를 측정하였다. 미세아교세포(microglia)와 성상교세포(astrocytes)에 대한 면역조직화학은 L3~L5 척수 분절 시료로 수행하였다. 성상교세포 억제가 OA 통증에 미치는 영향을 조사하기 위해, 미노사이클린(minocycline), l-α-aminoadipate, 또는 인공 뇌척수액(artificial cerebrospinal fluid)을 경막내로(intrathecally) 주사하고 PWT와 KBS를 측정하였다. 결과: 가짜 TENS와 비교할 때, HF TENS와 LF TENS 모두 PWT를 유의하게 증가시키고 KBS를 감소시켰으며, L3~L5 분절에서 활성화된 미세아교세포를 억제했으나, 총 미세아교세포 수를 감소시키지는 않았다(단, L4 분절에서 HF TENS). 성상교세포 발현은 LF TENS 후 L3~L5 분절에서, HF TENS 후 L3 분절에서 유의하게 감소하였다. 인공 뇌척수액과 비교하여 미노사이클린 및 l-α-aminoadipate 모두 PWT를 증가시키고 KBS를 감소시켰다. 한계: 본 연구 결과는 사람에게 일반화될 수 없다. 결론: TENS는 활성화된 미세아교세포를 억제하고 척수에서 성상교세포 발현을 감소시켜 랫드에서 OA 통증을 완화한다. 이러한 결과가 OA 환자의 만성 통증에 일반화되지 않을 수는 있으나, 본 연구에서 사용한 실험 동물 모델의 한계 내에서 TENS의 가능한 기전을 시사하며, 사람에서의 추가 실험 또는 임상적 사용을 뒷받침하는 전임상 근거가 될 수 있다.

척수 손상(SCI)은 손상 부위 이하에서 운동 기능의 영구적 상실을 초래한다. SCI 이후의 신경염증 반응은 신경 손상과 기능 장애를 악화시킬 수 있다. 인삼은 항염증 효과를 지닌 것으로 널리 알려져 있다. 본 연구는 SCI 이후 Panax ginseng C.A. Mayer(P. ginseng)가 나타내는 신경보호 효과를 조사하였다. 성체 수컷 Sprague-Dawley 쥐(n = 47)에서 NYU impactor를 사용하여 T11-12 부위의 척수에 척수 타박상을 유발하였다. SCI 후 P. ginseng(0.1, 0.5, 1, 3 및 5 mg/kg) 또는 차량(vehicle, 생리식염수) 투여군에서 Basso-Beattie-Bresnahan(BBB) 점수를 이용해 운동 기능을 평가하였다. 또한 병변 부위에서 cyclooxygenase-2(COX-2) 및 inducible nitric oxide synthase(iNOS)의 단백질 발현을 western blot으로 평가한 후, luxol fast blue/cresyl violet 염색을 사용하여 공동(cavity) 면적을 측정하였다. SCI에서 P. ginseng 처리군은 손상 후 보행(운동) 기능에서 유의한 개선을 보였다. 병변 부위의 COX-2 및 iNOS 단백질 발현과 공동 면적은 P. ginseng 처리에 의해 감소하였다. 이러한 결과는 P. ginseng이 외상 후 염증 반응을 완화함으로써 신경보호를 제공하고, 그 결과 SCI 후 운동 기능 회복을 개선할 수 있음을 시사한다.

외상성 손상, 허혈 또는 퇴행성 질환은 중추신경계(CNS)의 복잡한 회로에서 신경세포의 세포체, 축삭, 또는 시냅스를 손상시킬 수 있다. 말초 및 중추 손상은 척수와 뇌에서 분자 수준, 세포 수준, 그리고 시스템 수준에 이르기까지 엄청난 변화를 유발하며, 이는 감각, 운동 및 고차 기능을 포함한 기능의 치명적인 소실로 이어진다. 기능 결손과 관련된 증상은 손상의 부위와 범위에 따라 달라진다. 신경 손상으로 인한 기능 결손은 중추 신경 회로의 복잡한 교란을 반영한다. 손상 후에는 영향을 받은 부위에서 신경세포의 사멸 또는 기능장애가 발생한다. 그러나 때로는 신경계의 인접 및/또는 원격 영역에서도 특정 변화가 일어날 수 있다. 중추신경계는 말초신경, 척수, 또는 뇌의 손상에 반응하는 가소성을 지니고 있다. 신경 가소성으로 인해 상실된 기능이 회복될 수 있다. 이러한 가소성 변화는 종종 신경병성 통증에서 보이듯이 부적응적이며, 과민반응이 악화시키는 양상을 보인다. 중추신경세포의 재생 능력은 제한적이지만, 손상 후 중추신경계 회로에서는 신경가소성을 반영하는 광범위한 변화가 발생할 수 있다. 신경가소성은 뇌와 척수를 포함한 중추신경계의 기능을 수정하여, 기능 결손으로부터 중추신경계가 회복할 수 있는 제한된 능력을 개선할 수 있는 기회를 제공한다. 생존한 뉴런의 축삭 분지(sprouting), 새로운 시냅스 형성, 그리고 뉴런과 교세포가 생성하는 인자들은 신경 네트워크와 기능을 재정립하는 데 도움이 된다. 예를 들어, 세포 수준에서는 손상 부위에서 축삭 분지와 수상돌기 수목화(dendritic arborization)가 나타난다. 손상 조직의 손상 주변부와 수복된 부위는 기능적 회복이 일어나는 과정과 관련하여 주목받고 있다. 이러한 부위에서는 손상 후 성장촉진 인자와 성장억제 단백질이 방출된다. 또한 생존, 수복, 그리고 가소성과 관련된 유전자들도 손상 이후 활성화된다. 향상된 전기적 및 화학적 활동은 축삭 분지를 촉진하여 기능적 회복에 기여할 것으로 기대된다. 실제로, 손상 후 축삭의 외성장(outgrowth)은 신경 회로의 활동에 의존할 수 있다. 그렇지 않은 경우에는 무활성 시냅스, 경로 또는 회로가 활성화될 수 있다. 손상된 뉴런과 관련된 중추신경 회로의 변화는 기능 결손뿐 아니라 기능 회복에서도 중요한 역할을 한다. 더 나아가, 신경가소성을 조절하기 위한 외부 개입을 포함하는 다양한 전략은 기능적 회복을 개선하는 데 유익할 수 있다. 본 특집호에서는 중추 신경 네트워크에서의 손상 후 신경 가소성에 초점을 맞춘다. 신경 손상과 관련된 광범위한 연구 주제를 다루는 논문들이 포함된다. 과학적 보고는 동물에서의 기초 실험 연구와 사람에서의 임상 연구 모두에 대한 최신 결과를 제시한다. 원저 연구 논문 및 종설은 손상 후 중추신경계에서 일어나는 신경가소성 변화와 기능 회복 분야를 아우른다. 행동적 과민반응은 척수의 생화학적 변화와 관련될 수 있다. H. Y. Kim 등은 척수에서 반응성 산소종(ROS)이 증가하면 등쪽뿔(dorsal horn) 뉴런을 감작시키고 정상 쥐에서 고알데지아(hyperalgesia)를 유발함을 보여주었다. M. C. Lee 등은 쥐에서 편측의 만성 압박으로 등쪽뿌리신경절(dorsal root ganglion)을 압박했을 때, 척수 GABA성 억제의 변화와 기계적 과민반응의 관계를 보고하였다. 말초신경 손상은 척수와 뇌에서 가소성 변화를 유발할 수 있다. 이와 관련하여, 말초신경 손상의 동물 모델을 사용한 R. Won 및 B. H. Lee는 신경 손상에 대한 대측(contralateral) 대사 활성화가 쥐에서 행동적 교차-철수 반사(crossed-withdrawal reflex)와 관련됨을 보여주었다. 또한 J. Han 등은 뇌의 섬피질(insular cortex)에서의 PKM zeta 신호전달이 신경병성 통증의 조절에 관여함을 보고하였다. 척수 손상과 관련하여 B. Azam 등은 방향성 아릴아미노산 데카복실라아제(aromatic L-amino acid decarboxylase) 세포에 의해 매개되는 5-HT 시스템의 가소성 변화가 주로 아급성(subchronic) 단계에서 우선적으로 발생할 수 있으며, 그 기능이 더 긴 만성 단계에서 다른 조절 시스템들의 가소성 변화에 의해 보상될 수 있음을 시사하는 실험 데이터를 제시하였다. 줄기세포 치료는 척수 손상 후 기능적 회복을 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 실험적으로 J. B. Iorgulescu 등은 푸트레신(putrescine)과 슈반세포(Schwann cells)의 병합이 척수 손상 쥐에서 기능적 회복을 향상시킨다고 보여주었다. 임상적으로 J. C. Shin 등은 손상된 경추 척수에 인체 신경줄기/전구세포(hNSPCs)를 이식하는 것이 안전하며 이식 후 최대 1년까지는 제한적이나마 신경학적 이득(modest neurological benefit)을 제공한다고 보고하였다. 뇌 손상은 말초 또는 척수 손상에 비해 훨씬 더 역동적이며 다인자적이다. 뇌 손상 후 기능 회복과 관련하여 K. J. Cho 등은 스타틴(statins)이 노르에피네프린(NA)성 뉴런 회로의 회복을 통해 뇌졸중의 예후에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 쥐에서의 일과성 국소 뇌허혈(transient focal cerebral ischemia) 후 NA 회로의 기능에도 영향을 미칠 수 있음을 보고하였다. J. Song 등은 동물 실험 데이터로, PKA 억제제 H89가 쥐에서 뉴런 사멸과 시냅스 가소성과 관련된 단백질을 조절함으로써 허혈성 뇌졸중 후 기능적 회복에 기여할 수 있음을 제시하였다. 임상적으로 J. P. Makela 등은 뇌졸중 환자에서 병변이 있는 반구와 없는 반구에 대해, 항법 기반 경두개 자기자극(navigated transcranial magnetic stimulation)과 뇌자기뇌파검사(magnetoencephalography)로 측정한 흥분성의 공변(covarying)을 보고하였다. 체계적 문헌고찰로서 E. Wogensen 등은 동물 모델에서 획득성 뇌 손상 후 인지 회복에 대한 운동의 효과와 관련된 주제를 제시하였다. 본 특집호는 신경 손상 후 중추 신경의 최신 신경가소성 연구 성과를 집대성한다. 우리는 본 특집호가 신경 손상 후 신경가소성의 기저 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 기여하고, 손상 후 기능적 회복을 위한 새로운 신경조절(neuromodulation) 전략의 개발에도 도움이 되기를 바란다.

가천대학교 보건과학대학 물리치료학과, 인천, 대한민국 대한민국 서울, 고려대학교 의과대학 생리학교실

콜레시스토키닌은 통각의 조절에 관여하며 모르핀 진통의 효능을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 척수 손상 후 쥐에서 하위 수준의 신경병성 통증에 대해, 척수강 내 투여한 모르핀과 콜레시스토키닌 B형 길항제 CI-988의 효과를 조사하였다. 또한 모르핀과 CI-988의 길항성 효과에서의 상호작용을 검토하였다. 모르핀과 CI-988을 각각 단독으로 투여했을 때 모두 기계적 자극에 대한 발의 철회 역치를 용량 의존적으로 증가시켰다. 척수강 내 투여된 CI-988과 모르핀의 비효과 용량을 병용한 경우 유의한 진통 효과를 나타냈으며, 유효 용량을 병용한 경우 각 약물의 단독 효과의 합보다 더 큰 진통 효과를 보였다. 따라서 모르핀은 중추성 신경병성 통증의 진통에서 CI-988과의 상승적 상호작용을 나타냈다.