뇌경색모델에서 전신 저온요법과 국소 저온요법의 뇌보호효과 비교(Protective Effects and Magnetic Resonance Imaging Temperature Mapping of Systemic and Focal Hypothermia in Cerebral Ischemia)

저온요법은 매우 효과적인 신경세포 보호효과를 보인다고 알려져 있으나, 전신적 저온요법 사용시의 부작용 (떨림, 저혈압, 부정맥, 감염 등)으로 인해 임상에서 급성 뇌경색환자의 치료를 위해 사용하는데 제한이 있다.

뇌허혈부위의 국소 저온요법은 전신적인 부작용을 최소화하고 신경세포 보호효과를 나타낼 수 있으리라 기대되나, 아직 전신 저온요법과 비교하여 그 효과가 뚜렷하게 밝혀지지 않았다. 최근 Stroke 지에 뇌경색 동물모델을 이용해서 전신저온요법과 국소저온요법의 신경보호효과를 실험한 논문이 발표되었다.

저자들은, SD rat에서 intraluminal occlusion의 방법을 이용해서 middle cerebral artery (MCA) occlusion을 유도하고 45분후에 reperfusion시킨 후 1시간 경과 후에 무작위선정방법을 이용해서 control, 전신저온요법 4시간, 국소저온요법 4시간, 국소저온요법 24시간 등으로 군을 나누어 실험을 진행했다. 목표체온은 32 ℃로 했다. MRI를 이용해서 MCA occlusion을 확인하고 ischemic lesion이 ipsilateral hemisphere의 25-45%에 해당하는 경우만 포함시켰다. MRI로 brain의 temperature map을 확인했다.

전신저온요법 4시간군에서, 마취하에 저온치료 적용 후 15분이내에 체온이 목표치로 떨어졌고, 4시간 동안 전신저온요법을 적용한 후, 우리로 옮겨서 저절로 체온이 회복되게 했다. 원래 체온으로 회복되기까지 150분가량 걸렸고 회복속도는 0.03 ℃/min 정도였다.

국소저온요법군은, 적용 전 ipsilateral/ contralateral hemisphere의 온도를 잰 후 cooling device를 이용하여 ischemic hemisphere에 cooling을 시작했다. 15분 이내에 ipsilateral hemisphere의 온도가 목표치까지 떨어졌으나, contralateral hemisphere나 전신 체온에는 거의 영향이 없었다. 4시간 또는 24시간 적용 후 cooling device를 중지했고, 중지 후 7분 이내에 원래대로 온도가 올라갔다. Rewarming 속도는 0.5 ℃/min 이었다.

실험결과, 전신저온요법 적용 모델에서 뇌경색의 크기, edema의 정도, inflammation의 정도 모두 대조군에 비해 감소했고, 국소저온요법은 4시간군에서는 대조군과 차이가 없었으나 24시간 군에서는 전신저온요법과 마찬가지로 보호효과를 보였다. 또한, 뇌경색 30일째의 fibrotic scar 형성이 저온요법(전신저온요법 4시간, 국소저온요법 24시간)군에서 적게 나타나, neuronal regeneration에도 저온요법이 도움이 되리라는 기대를 하게 한다.

본 연구에서 국소저온요법이 전신저온요법보다 긴 시간을 요하는 이유에 대해서, brain 뿐 아니라 peripheral organ의 저온치료 영향과 국소저온요법시 rewarming이 빠르게 일어나서 나타난 악영향 등을 생각해볼 수 있다. Hypothermia mediated neuroprotection의 기전을 알게 된다면, 부작용없이 뇌경색환자를 치료하는 방법을 찾는데 도움이 될 것이며, 저자들은 본 연구에 제한점이 있기는 하나, 국소저온요법이 전신적 부작용을 동반하는 전신저온요법을 대체해서 뇌경색환자의 신경보호효과를 기대할 수 있을 것으로 기대하였다.

Stroke. 2016;47:2386-2396