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Polymethylmethacrylate를 이용한 척추체 재건술에서 척수의 열 손상을 방지하기 위한 방어벽 기법 : 실험적 및 이론적 분석 (Barrier Techniques for Spinal Cord Protection from Thermal Injury in Polymethylmethacrylate Reconstruction of Vertebral Body : Experimental and Theoretical Analyses)

  • 박춘근;지철;황장회;권성오;성재훈;최승진;이상원;박성찬;조경석;박춘근;;강준기
    • Journal of Korean Neurosurgical Society
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    • 제30권3호
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    • pp.272-277
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    • 2001
  • Polymethylmethacrylate(PMMA)는 척추 전적출술후에 척추를 재건하기 위해 사용되지만 액체 형태의 PMMA가 응고하면서 발생되는 열은 척수 신경의 열 손상 가능성을 가지고 있다. 이 연구의 목적은 이미 응고된 PMMA sheet가 척수 신경을 보호하는 방어 벽으로서의 열 차단 역할을 할 수 있는지 또한 열손상으로부터 신경을 보호하기 위해 필요한 방어벽의 최소한의 두께를 탐구하는 데 있다. 실험실에서 제 12번째 흉추체 전 적출후의 상태와 동일한 크기와 모양의 정육면체의 용기를 제작하였다. 60ml의 액체형 PMMA를 용기 안에 주입하여 응고하는 PMMA중심부와 세 가지 다른 두께의(제 1 군 : 0mm, 제 2 군 : 5mm, 제 3 군 : 8mm) 이미 응고된 PMMA sheet의 하부(척수의 전면을 의미)에서 온도를 측정하였다. 또한 이 결과에 대한 위의 세 가지 군에 대해 열역학적 분석도 시행하였다. 응고하는 PMMA 덩이의 중심부에서의 온도는 18회의 실험 동안 매우 일정하여($106.8{\pm}3.9^{\circ}C$)이 실험 모델의 재현성을 보여주고 있었다. 방어 벽이 없는 군(제 1 군)에서 척수 신경 전면의 최고 온도가 $60.3^{\circ}C$이었으나 5mm군 (제 2 군)과 8mm군(제 3 군)에서는 각각 $47.3^{\circ}C$$43.3^{\circ}C$로 이미 응고된 PMMA는 통계적으로 유의한(p<0.00005) 온도 차단 효과를 보였다. 최고 온도에 도달하기까지의 계산된 시간은 실제 실험치 보다 35%이내의 오차를 보였으나 최고 온도에 대한 열역학적인 계산치는 실제 실험에서 나타난 수치의 1%이내의 오차를 보였다. 이상의 열역학적인 자료를 토대로 볼 때, PMMA를 이용한 척추의 재건술에서 PMMA 방어벽은 척수의 열손상을 방지하는 효과가 있으며, 이 실험에서 가정한 척수의 열손상 역치인 $39^{\circ}C$이하로 척수 온도를 유지하기 위해 필요한 PMMA방어벽의 두께는 10mm정도로 계산되었다. PMMA 방어벽의 임상 적용에 대해서는 추가적인 임상 실험이 필요하다고 사료된다.

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신생 백서의 저산소성 허혈성 뇌손상에서 NMDA receptor 조절을 통한 유전자 재조합 인 에리스로포이에틴의 신경보호 (Neuroprotection of Recombinant Human Erythropoietin Via Modulation of N-methyl-D-aspartate Receptors in Neonatal Rats with Hypoxic-ischemic Brain Injury)

  • 장윤정;서억수;김우택
    • Neonatal Medicine
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    • 제16권2호
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    • pp.221-233
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    • 2009
  • 목 적 : 신장에서 분비되어 적혈구를 생산하는 빈혈제로 알려진 에리스로포이에틴(Erythropoietin, EPO)은 단순히 피를 만드는 조혈기능 뿐 아니라 최근 신경계 보호 및 신경강화 효과가 있다고 발표되고 있지만 주산기 가사로 인한 저산소성 허혈성 뇌병증의 치료제로서 그 기전이 명확하게 밝혀지지 않았다. 저자들은 유전자 재조합 인 에리스로포이에틴(recombinant Human EPO, rHuEPO)을 이용하여 주산기 저산소성 허혈성 뇌병증의 치료제로서 N-methyl-D-aspartate (NMDA) 수용체와 관련된 흥분성 독성작용을 통한 조절 등 그 기전을 알아보고자 하였다. 방 법 : 재태기간 19일된 태아 백서의 대뇌피질 세포를 배양하여 정상산소군은 5% $CO_2$ 배양기(95% air, 5% $CO_2$)에 두었고, 저산소군과 농도별 뇌손상 전 rHuEPO 투여군(1, 10, 100 IU/mL)은 1% $O_2$ 배양기(94% $N_2$, 5% $CO_2$)에서 6시간 동안 뇌세포손상을 유도하였다. 세포성장과 생존력을 평가하기 위해 MTT 실험을 시행하였다. 동물 모델에서는 생후 7일된 신생백서의 좌측 총 경동맥을 결찰한 후 6개 군; 정상산소군, sham-operated군, 저산소-허헐성군, 저산소-허헐성+vehicle군, 저산소-허헐성 손상 전 rHuEPO 투여군, 저산소-허헐성 손상 후 rHuEPO 투여군으로 나누었고, 저산소-허헐성 손상은 특별히 제작한 통속에서 2시간 동안 8% $O_2$ (8% $O_2$, 92% $N_2$)에 노출시켰다. rHuEPO은 뇌손상 전후 30분에 체중 kg당 1000 IU를 투여하였고, 저산소-허헐성 손상 후 7일째 조직을 실험하였다. 적출한 조직으로 H&E 염색을 하여 뇌손상을 형태학적으로 관찰하였다. 세포배양 및 동물실험에서 NMDA 수용체의 아단위인 NR1, NR2A, NR2B, NR2C, NR2D를 이용하여 실시간 중합효소연쇄반응을 실시하였다. 결 과 : 저산소군에서 세포 생존률은 정상산소군보다 60% 감소하였으며, rHuEPO 투여군(1, 10 IU/mL)은 80% 증가하였다. rHuEPO 투여군(100 IU/mL)은 회복되지 않았다. 우측 반구 대비 좌측 반구의 범위는 정상산소군 98.9%, sham-operated군 99.1%, 저산소-허헐성군 57.1%, 저산소-허헐성+vehicle군 57.0%, 저산소-허헐성 손상 전 rHuEPO 투여군 87.6%, 저산소-허헐성 손상 후 rHuEPO 투여군 91.6%으로 나타났다. NMDA 수용체의 아단위 생체외 실험에서 실시간 중합효소연쇄반응의 결과 NMDA 수용체 아단위 mRNA의 발현은 rHuEPO 투여군에서 저산소군보다 모두 증가하였다. 결 론 : 본 연구에서 rHuEPO은 흥분성 독성작용과 관련되어 NMDA 수용체를 조절하면서 저산소성 허헐성 뇌손상을 보호하는 것을 알 수 있었다.

하천 서식지 특성에 따른 피라미(Zacco platypus)의 총수은 함량 및 생태 건강성 분석 (Total Mercury Contents in the Tissues of Zacco platypus and Ecological Health Assessments in Association with Stream Habitat Characteristics)

  • 이의행;윤상훈;이재훈;안광국
    • 생태와환경
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    • 제41권2호
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    • pp.188-197
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    • 2008
  • 본 연구는 피라미(Zacco platypus)를 대상으로 어류 조직별 총수은 함량을 규명하고, 서식지 특성 및 화학적 수질조건에 따른 생태 건강성을 평가하기 위한 사례연구로서 수행되었다. 2007년 6월$\sim$10월에 갑천을 대상으로 어류조사를 실시하였고 간, 신장, 아가미, 척추 및 근육 등 피라미의 5개 조직을 적출하여 직접수은분석기(DMA-80, US EPA Method 7473)을 이용하여 총수은 함량을 분석하였다. 전체 조직들의 평균 총수은 농도는 상.하류 각각 $67.2\;{\mu}g\;kg^{-1}$$20.7\;{\mu}g\;kg^{-1}$로 나타나 맑고 깨끗한 상류지역이 하수종말처리장의 영향을 받고 있는 하류지역에 비해 3배 이상 높게 나타났다. BOD, COD 및 영양염류(TN, TP)에 근거한 화학적 수질평가에서는 상류보다 하류에서 심각한 질적저하가 발생하였다. 어류를 이용한 다변수 모델인 생물통합지수(IBI)는 평균 32 "양호$\sim$보통상태"로 나타났고, S2는 42 "최적$\sim$양호상태"로 최고치를 보인 반면 S5에서는 최저치인 22 "보통$\sim$악화상태"로 나타나 지점별 변이를 보이고 있었다. 정성적 서식지평가지수(QHEI)의 경우 평균 142로서 "양호상태"로 나타났지만 지점별 변이(범위 67$\sim$181)가 크게 나타났다. 종합적으로 IBI및 QHEI를 통한 생태 건강성 평가에서는 상류지역이 양호하게 나타난 반면 어류 조직 내 수은 생물 농축도는 상반된 결과를 보였다. 따라서 총체적인 수환경 건강성 평가를 위해서는 다양한 변수를 이용한 평가기법이 필요할 것으로 사료되었다.

개의 신장에 있어서 Ascorbic Acid에 의한 허혈/재관류 손상의 감소에 관한 연구 (Attenuation of Renal Ischemia-Reperfusion (I/R) Injury by Ascorbic Acid in the Canine Nephrotomy)

  • 김종만;이재연;정성목;박창식;김명철
    • 한국임상수의학회지
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    • 제27권5호
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    • pp.553-558
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    • 2010
  • 본 연구의 목적은 개의 신장 절개술 모델에서 ascorbic acid를 전처치 하거나 관주 및 흡인시에 있어서, 허혈/재관류 손상의 감소와 신장 기능의 회복에 대한 효과를 평가하는데 있다. 성숙 잡종견 9두에서 신장절개술을 실시하였으며, hepa-saline 관주 및 흡인군와 ascorbic acid로 전처치 한 후 hepa-saline 관주 및 흡인한 군을 각각 실험군 1, 2로 놓았다. 신기능 검사와 항산화 효소 검사를 위해 신장절개술 후 0, 1, 3, 5, 7일에 혈액 샘플을 채취하였다. 그리고 7일 후 TNF-alpha, INF-gamma 검사를 위해 신장을 적출 보관하였다. 신장의 기능 검사에서 처치군 1과 2는 재관류 후 3, 5 그리고 7일째에 대조군과 비교하여 유의성 있게 감소 하였으며(p < 0.05), 처치군 2는 재관류 후 3일째에서 처치군 1과 비교하여 유의성있게 감소하였다(p < 0.05). 혈장에서의 항산화 효소의 활성치는 처치군 1과 2는 재관류 후 3, 5 그리고 7일째에 대조군과 비교하여 유의성 있게 증가 하였으며(p < 0.05), 처치군 2는 재관류 후 3일째에서 처치군 1과 비교하여 유의성있게 증가하였다(p < 0.05). TNF-alpha는 감소하고, INF-gamma는 증가하였다. 본 연구의 결과 신장의 관주 및 흡인의 과정은 신장의 관주 및 흡인의 과정은 신장의 허혈 및 재관류 손상을 감소 시키는 데에 효과가 있음을 시사하며, 또한, 외인성 ascorbic acid의 투여는 개의 신장 절개술에서 허혈 및 재관류의 손상을 감소시키며 신기능의 회복에 효과가 있음을 시사한다.

폐포상피세포, 대식세포를 비롯한 각종 세포주에서 H2O2에 의한 Peroxiredoxin 동위효소들의 산화에 따른 불활성화와 재생 (Oxidative Inactivation of Peroxiredoxin Isoforms by H2O2 in Pulmonary Epithelial, Macrophage, and other Cell Lines with their Subsequent Regeneration)

  • 오윤정;김영선;최영인;신승수;박주헌;최영화;박광주;박래웅;황성철
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제58권1호
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    • pp.31-42
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    • 2005
  • 배 경 : peroxiredoxins는 거의 모든 생명체에 공통적으로 보존되어 있으며, 최근에 발견된, 특이한 peroxidases로 인체에서 6가지 동위효소가 알려져 있으며, 산화스트레스에 대한 방어역할을 담당하고, $H_2O_2$신호전달 과정에서 중요한 조절 역할을 한다. peroxiredoxin은 $H_2O_2$ 처리 과정 중에서 자신이 산화되어 불활성화 되는데, 산화된 후 다시 재생되는 것으로 보고되나 그 생리적은 의미는 분명하지 않다. 이에 저자들을 폐상 피세포주, 대식세포주, 폐포모세혈관 내피세포주 및 기타 섬유모세포주 들에서 $H_2O_2$ 에 의한 Prx의 산화과정과 재생을 알아보고자 하였다. 방 법 : 수술 환자에서 적출한 정상 폐조직과, 세포주로는 평상시 산화 스트레스에 노출이 많을 것으로 예상되는 세포들로써, 폐포상피세포의 I 형 및 II 형 세포에서 기원한 A549, WI 26, Raw 264.7, Rat2,및 폐포 모세혈관 내피세포주 등을 이용하여 이를 $50{\mu}M$. $100{\mu}M$, $500{\mu}M$$H_2O_2$로 산화시켜 불활성화 한 후, 추적관찰 하였으며, 시간대 별로(0. 10, 30, 60, 120, 240, 480 분) 수확하여, 이를 1차원 non-reducing SDS-PAGE 및 2차원 전기영동로 분리 후, silver stain 과 Western blot으로 분석 하였다. 결 과 : 1. 실험에 사용된 모든 세포주에서, $H_2O_2$ 농도에 비례하여 peroxiredoxin I, II, III 의 불활성화를 관찰할 수 있었고, 10분에 최고로 불활성화되었다. 2. 산화된 이후, 30분경부터 peroxiredoxin 의 재생이 관찰되기 시작 하였으며, 2시간 이후부터 확연하였다. 3. 다시 재생된 peroxiredoxin은 $H_2O_2$투여로서, 다시 불활성화되어, 재생된 Prx 가 활성을 지닌 단백질임을 알 수 있었다. 4. 재생의 속도는 사용된 세포주마다 차이가 있었으며 (A549 >Raw 264.7 >$Rat_2$ >WI26), 단백질 합성억제제인 cycloheximide ($10{\mu}g/ml$) 존재 하에서도 변함 없이 관찰되었다. 결 론 : 세포 내에는 산화되어 불활성화된 peroxiredoxin을 재생하는 체계가 존재 하며, 이는 활성부위 cysteine을 갖는 다른 단백질에도 공통적으로 적용될 수 있는 분자 스위치일 가능성이 높으며, 산화에 의한 신호전달과정이나, 질병 모델에서 Prx 단백의 재생 체계의 이상과 병인에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.