Effects of Non-Invasive Constant Microcurrent Stimulation on Expression of BMP-4 After Tibia Fracture in Rabbits

비침습식 미세전류자극이 토끼 경골의 골절 후 BMP-4 발현에 미치는 영향

This study aims to examine the effects of non-invasive constant microcurrent stimulation on expression of Bone Morphogenetic Protein(BMP) 4 after tibia fracture in rabbits. Twenty four rabbits with tibia fracture were randomly divided into control and experimental groups. Each group was divided into four subgroups, based on the duration of the experiment (3, 7, 14, 28 days). The experimental groups received a constant microcurrent stimulation of $20{\sim}25{\mu}A$ intensity with surface Ag-AgCl electrode (diameter 1cm, Biopac, U.S.A.) for 24 hours a day. Cathode of the microcurrent stimulator located on the tibia directly, anode of it did on the gastrocnemius muscle. Rabbits were sacrificed on each of the postoperative days 3, 7, 14, 28. To investigate how non- invasive constant microcurrent stimulation affects bone healing, immunohistochemical analysis of BMP-4 was performed at each point. After evaluation, the test results are as follows: Comparisons of immunohistochemical observation of BMP-4 in 7 days after tibial fracture show that there was shown to be a moderate positive reaction (++) on concentric circles of Harversian system andt he interstitial lamella in the control group, while there was a very strong positive reaction (++++) on concentric circles of Harversian system and interstitial lamellain the experimental group. These results suggest that applying non-invasive constant microcurrent stimulation on fractured bone is helpful to bone healing.

골절 후 골 유합에 대한 미세직류전류 자극의 효과를 관찰하기 위하여 체중 2.5~3 ㎏내외의 6개월 령 뉴질랜드 웅성토끼 24마리를 대상으로 경골 골절 후 미세전류 자극을 적용한 실험군과 비적용군인 대조군으로 나누어 3일, 7일, 14일 및 28일 후 BMP-4에 대한 면역조직화학적 염색을 실행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. BMP-4의 발현은 비침습식 미세전류를 적용한 실험군과 자연치유군인 대조군 모두 시간이 경과함에 따라 통계학적으로 유의하게 증가하다가 감소되었다. 그러나 실험군에서 경골 골절 3일 후 대조군은 하버씨계의 간질층판을 중심으로 약한 갈색의 면역양성반응(+)을 보였으나 실험군의 경우 중등도의 면역양성반응(++)을 보였다. 경골 골절 7일 후 대조군은 하버씨계의 동심원과 간질층판을 중심으로 중등도의 갈색의 면역양성반응(++)을 보였으나 실험군의 경우 바깥층판을 포함하여 매우 강한 갈색의 면역양성반응(++++)을 보였다. 경골 골절 14일 후 대조군은 하버씨계의 간질층판과 동심원을 중심으로 강한 갈색의 면역양성반응(+++)을 보였으며 실험군 또한 강한 면역양성반응(+++)을 보였다. 그 후 점차 감소하여 경골 골절 28일 후 대조군은 하버씨계의 간질층판을 중심으로 약한 갈색의 면역양성반응(+)을 보였으나 실험군의 경우 중등도의 면역양성반응(++)을 보였다. 위의 결과로 보면 골절 후 미세전류를 비침습적으로 적용할 때 치유과정 초기에 골형성단백질인 BMP-4의 발현을 증가시켜 골절 치유를 촉진시킴을 알 수 있다.