서     론

   뇌동맥류 파열에 의한 지주막하 출혈 환자에서 예후를 결정하는데 가장 중요한 인자는 뇌혈관연축으로 알려져 있다.²⁴⁾ 최초의 지주막하 출혈로 살아남는 환자들중 약 10~20%가 뇌혈관 연축에 의한 지연성 허혈성 신경 결손으로 좋지 않은 임상경과를 밟게 되는데 이러한 뇌혈관 연축은 최초의 지주막하 출혈후 약 4~5일이 경과한 다음부터 나타나기 시작하여 1주일 정도 경과된 즈음에 가장 심하였다가 2~3주가 지나면 다시 회복되는 것으로 알려져 있다.¹⁾⁶⁾ 지주막하 출혈환자의 약 40~70%정도에서 뇌혈관조영술상 뇌혈관연축 소견이 관찰되며 약 20~30%정도에서는 임상경과중 뇌혈관 연축에 의한 지연성 허혈성 신경 결손에 의한 증상이 발현된다고 한다.²⁸⁾
   뇌혈관연축의 발생기전으로는 두가지 견해가 있다. 뇌혈관의 지속적인 연축현상은 뇌혈관 평활근이 지속적으로 연축하여 발생한다는 것이고 다른 하나는 뇌혈관벽의 형태학적 변화가 뇌혈관 연축을 유발한다는 것이다.²³⁾ 그러나 많은 저자들은 뇌혈관벽의 형태학적 변화들은 뇌혈관 연축이 발생되고나서 이차적으로 발생하는 비특이적인 병리학적 변화로 추정하고 있다.²¹⁾²²⁾
   혈관내피세포에서 유리되며 평활근 수축 및 이완에 관여하는여러 가지 조절 인자들은 뇌혈류의 자동조절에 매우 중요한 역할을 한다.¹⁰⁾ 정상 상태에서는 혈관 평활근에 대한 내피세포 의존성 이완인자 및 수축인자의 작용과 노르에피네프린, 세로토닌 같은 순환혈류내 혈관 활성화 물질들에 의한 이완 및 수축작용이 균형을 이루어 뇌혈류량을 조절하는데, 지주막하 출혈 등에서와 같이 이차적으로 혈관에 변화가 발생하여 이러한 균형이 파괴된다면 뇌혈관연축이 유발될 수 있게 된다. Nitric Oxide(이하 NO라함)로 판명된 내피세포 의존성 이완인자의 분비감소와 이에 대한 혈관 평활근의 감수성 감소와 함께 가장 강력한 혈관수축인자인 endothelin의 분비증가 및 이에 대한 혈관 평활근의 감수성의 증가 등이 뇌혈관연축을 유발하는데 중요한 역할을 할 것으로 가정해 볼 수 있다.³⁾¹¹⁾
   NO는 지용성 물질이므로 지방단백질로 구성된 세포막의 장벽을 쉽게 통과할 수 있어 NO는 생성되자마자 주위의 조직 세포속으로 쉽게 들어갈 수 있으나 O₂와 쉽게 반응하여 nitrite(NO2^-) 또는 nitrate(NO3^-)로 변화되므로 짧은 순간만 NO의 형태로 존재하게 된다.¹²⁾ Hemoglobin 역시 NO에 대하여 특이적으로 강한 친화력을 갖는 것으로 알려져 있다.¹⁵⁾²⁷⁾
   1988년 Yanagisawa 등²⁹⁾이 21개의 아미노산으로 구성된 endothelin을 돼지 대동맥의 혈관내피세포를 배양한 부유액에서 처음으로 확인하였다. Oxyhemoglobin은 내피세포 의존성 혈관이완을 억제시킬 뿐 아니라 배양된 내피세포에서 endothelin의 분비를 증가시키는 것이 확인되었다.23) 지주막하 출혈환자들의 뇌척수액에서 endothelin의 농도가 증가된 것이 확인되었고⁹⁾¹⁹⁾ 이러한 증가는 지주막하 출혈 후 7일 즈음에 가장 높고 그 이후로 서서히 감소되어 지주막하 출혈 후 발생하는 뇌혈관 연축의 발생시기와 일치하는 것이 확인되었다.¹⁴⁾²⁰⁾
   한편 이러한 뇌혈관 연축에 대한 병태생리를 규명하고 치료 약제를 개발하기 위하여 개발된 다양한 동물 모델들 중 경제적이며, 비교적 다루기 쉽고, 그 경과가 확립되어 있는 토끼의 뇌혈관 연축 모델이 많이 이용되고 있다.⁴⁾
   1999년 박 등²⁵⁾은 자가 동맥혈 0.5 ml/kg을 이용하여 토끼의 지주막하출혈 모델을 만들고 시기별 3차례(2일, 9일, 16일)의 뇌혈관 조영술을 시행하여 뇌혈관 연축의 개체별 유형을 살펴보았다. 그 결과 기존 모델 치사율은 60% 이상이었으나 4차례의 혈관조영술에도 불구하고 32%의 낮은 치사율을 보였으며, 모든 개체에서 혈관연축이 유발되었다. 그러나 지주막하출혈 유발 수술군에서 관찰된 개체별 비례기저동맥의 변화는 각각의 개체에서 일정한 유형을 보이지 않았다고 하였다.
   그러나 이러한 토끼의 뇌혈관 연축 모델들을 사람에 적용하여 인체의 뇌혈관 연축의 발생기전을 연구하기에는 부적절하다고 판단되는 여러 가지 문제점들이 있다. 첫째, 토끼와 인체 사이에 지주막하 출혈후 관찰되는 뇌혈관 연축의 시기가 서로 일치하지 않는다. 즉, 인체의 경우, 지주막하 출혈후 적혈구가 분해되어 oxyhemoglobin이 나타나는 시기인 4~5일이 경과되면서 뇌혈관 조영술상 뇌혈관 연축이 발생하기 시작하여 7일정도에 가장 심하게 관찰되고 약 2주까지 지속된다고 알려져 있으나 토끼의 경우는 지주막하 출혈후 1일째부터 뇌혈관 연축이 관찰되기 시작하여 2일째에 가장 심하게 관찰되는 것으로 알려져 있다.¹⁾ 둘째, 인체의 경우는 지주막하 출혈후 약 30~70%의 환자에서만 뇌혈관 조영술상 뇌혈관 연축이 발생되지만 토끼의 뇌혈관 연축 모델에서는 모든 토끼에서 뇌혈관 연축의 발생이 관찰되는 것이다.¹⁾²⁸⁾ 셋째로 현재까지의 토끼 모델에서는 대조내로 주입하는 자가 동맥혈의 용량이 일정 양(1.3 ml/kg 또는 3ml /kg) 이상이 되어야 대조내 주입후 뇌혈관 연축이 발생한다고 알려져 있지만 실제로 이만한 용량을 주입하게 되는 경우 치사율이 매우 높다.
   그러나 최근 박 등²⁵⁾이 보고한 바에 의하면 0.5 ml/kg의 적은 양으로 토끼 모델을 만들었을 경우, 뇌혈관연축의 발생율이 인체에서와 유사하다고 하였다. 인체에서 지주막하 출혈후에 관찰되는 뇌혈관 연축은 기존의 토끼 모델과는 달리 항상 일정한 유형을 따르지 않으므로, 박 등²⁵⁾이 제시하였던 모델이 인체의 뇌혈관 연축유형과 가장 유사하다고 판단된다.
   한편 두개강내 혈관에는 평활근의 중벽 및 외벽에 산소와 영양분을 공급해 줄 혈관내 영양동맥이 없다고 알려져 있다.²⁾¹³⁾ 이 층에 대한 산소 및 영양분의 공급에 대한 정확한 기전은 확인되어 있지 않지만 Zervas 등³⁰⁾은 horseradish peroxidase방법을 이용하여 지주막하 공간과 대뇌동맥의 평활근 중벽사이가 서로 교통되어 있는 것을 확인하였다. 지주막하 뇌척수액이 영양동맥의 역할을 어느정도 수행한다면 지주막하 출혈로 인하여 지주막하 공간에 혈종이 생성되어 뇌척수액의 순환 장애가 초래되고 지주막하 공간내의 뇌혈관은 저산소 분압 상태에 놓일 수 있게 된다. 그러나 지주막하 출혈후 발생하는 뇌혈관 연축의 발생기전을 규명하려는 연구들중 연축 혈관에 대한 혈관 평활근의 수축 및 이완반응에 산소농도가 미치는 영향에 대한 연구는 많지 않은 상태이다.
   본 연구는 박 등²⁵⁾이 제시하였던 토끼모델을 이용하여, 지주막하출혈 수술후 2일째와 7일째에 연축 기저동맥과 비연축 기저동맥의 NO와 endothelin-1에 대한 반응을 고산소 분압과 저산소 분압하에서 관찰하여 산소분압과 시기에 따라 달리 관찰되는 뇌혈관 연축의 성격을 규명하고자 하였다.

연구재료 및 방법

1. 실험 동물
   실험동물은 체중 2~3 kg 내외의 뉴질랜드 흰토끼(New Zealand White Rabbit)를 암수 구별없이 30마리 사용하였다. 지주막하 출혈 2일군과 7일군으로 나누어 지주막하 출혈전과 수술후 2일, 7일째에 각각 기저동맥의 뇌혈관 조영술을 시행하였다.
   지주막하 출혈 수술후 뇌혈관 조영술을 시행하여 뇌혈관 연축의 유무를 확인하고 50 mg/kg의 pentothal을 토끼의 정맥내 주입하여 희생시킨 즉시 기저동맥을 적출하여 4°C의 modified Krebs-Ringer bicarbonate용액(H₂O 100 g에 NaCl＝118 g, KCl＝4.7 g, CaCl₂＝2.5 g, MgSO₄＝1.2 g, KH₂PO₄＝1.2 g, NaHCO₃＝23 g, EDTA＝0.026 g, Glucose＝11.1 g, 이하 control 용액이라 함)에 넣어 실험 전까지 보관하였다. 현미경하에서 control 용액에 담근 상태의 기저동맥을 박리하여 혈관 주위에 붙어 있는 지주막 등의 결체조직을 깨끗이 제거한 후 약 2~3 mm 길이로 잘라 혈관환을 만들었다.
   이들 중 시술 전후로 사망하였거나 혈관 적출시 심한 손상으로 분석에 부적절하였던 경우를 제외하면 분석대상에 포함된 실험동물은 지주막하 출혈 2일군이 15마리였고 지주막하 출혈 7일군이 13마리였다.

2. 사용한 기자재
   수술용 현미경, 미세 수술기구, 항온기, 혈관 조영기(Toshiba DRX-190D, Japan), blood gas analyzer(ABL 505, Radiometer Medical A/S, Copenhagen, Denmak), physiograph(JP trading myographs model 400 A, Science Park Aarhus, Gustav, Denmark), physiograph용 software(McLab version 3.5/s, AD Instruments Pty Ltd, Castle Hill), film scanner(VXR-12, Vidar systems coporation, Herndon, USA) digital image analyzer(Osiris version 3.10 for PC/Windows, University Hospital of Geneva, Switzerland) 및 McIntoshi computer 등을 사용하였다.

3. 지주막하 출혈수술
   아세프로마진(acepromazine maleate, 20 mg/kg)으로 전처치하고 케타민(ketamine hydrochloride, 50 mg/kg)을 근육내 주사하여 실험동물을 마취시켰다. 호흡기를 사용하지 않고 스스로 호흡하게 하고 혈압, 체온, 맥박 등을 감시하였다. 토끼를 엎드린 자세로 하여 토끼의 중앙이동맥에서 동맥혈을 1~2 ml 정도 채혈하였다. 토끼를 엎드린 자세로 하여 토끼의 경부를 굴전시킨 다음 두개경추의 접합부위에서 중앙부위를 촉지하여 외측 후두외돌기를 확인한 뒤 주변부위를 세발하였다. Betadine으로 소독한 뒤 외측 후두돌기에서 직하방으로 약 2.5 cm 정도의 정중 피부절개를 시행하였다. 후두골 중앙부위에 붙어 있는 근육을 박리하여 환추후두막(atlanto-occipital membrane)을 확인한 뒤 5 ml 주사기의 바늘을 이용하여 대조를 개통하였다. 뇌척수액이 유출되는 것을 확인한 뒤 20 G-medicut을 개통된 환추후두막사이로 밀어넣고 채혈해 놓은 토끼의 자가동맥혈(0.5 ml/kg)을 대조내로 주입하였다.

4. 뇌혈관조영술
   실험동물을 위와 같은 방법으로 마취한 다음 대퇴동맥으로 혈관 조영 카데터를 밀어넣어 끝을 쇄골하 동맥 기시부에 위치시킨 후, 2 ml의 혈관조영제를 주입하여, 추골-기저동맥 조영술을 시행하였다. 그리고 뇌혈관조영술은 지주막하 출혈 수술을 시행하기 전, 출혈 수술 후 2일과 7일째에 각각 시행하였다. 혈관 조영술 직후에 동맥혈의 가스분압을 검사하여 이산화탄소의 분압이 35~45 mmHg사이에 있는 경우만을 실험결과에 포함시켰다.

5. 뇌혈관조영술상 관찰되는 동맥직경의 측정
   동맥조영사진을 한꺼번에 모아 실험에 직접 관계하지 않았던 방사선과 의사 2명이 판독하도록 하였다. 기저동맥 및 추골동맥의 직경을 측정하기 위하여 토끼의 동맥 조영 사진을 film scanner로 scanning한 뒤 image analyzer를 이용하여 동맥의 직경을 측정하였다. 기저동맥의 원위부 끝에서 1 mm 근위부, 중간부위, 척추기저동맥 접합부에서 1 mm 원위부, 세 곳에서 직경을 각각 세 번씩 측정하여 각각의 평균값을 구한 뒤 두 사람의 관찰결과를 다시 평균하여 평균 기저동맥 직경을 구하였다. 이와 함께 추골동맥이 환추의 척추동맥강을 빠져나오는 부위에서 평균 추골동맥 직경을 측정하였다. 이를 바탕으로 기저-추골동맥 비례치(vertebro-basilar arterial ratio：이하 VB비례치이라 함)를 계산하였다. VB비례치는 환추의 추골동맥강의 추골동맥 직경에 대한 평균 기저동맥의 백분율로 정의하였다. 뇌혈관 연축의 판단기준은 지주막하 출혈 수술전의 VB비례치보다 지주막하 출혈 수술 후의 VB비례치가 30% 이상 감소된 경우로 정하였다.

6. 고산소분압하에서의 기저동맥의 혈관수축제 및 이완제에 대한 반응 관찰
   준비된 혈관환을 현미경시야에서 2개의 텅스텐(직경 40 μm)을 이용하여 organ chamber내에 고정시킨 후 장력 변환기를 통해 physiograph로 연결시켜 등장성 장력의 변화를 기록하였다. Organ chamber내에는 control 용액 5 ml를 채우고 95% 산소 / 5% 이산화탄소 혼합가스를 계속 공급하여 산소공급과 동시에 pH가 7.4 온도가 항상 37°C가 되도록 하였다. 혈관환을 여러 단계에 걸쳐 신전시켜 0.4 g의 전부하를 주고 약 30분간 기다린 후 내피세포 의존성 이완 반응 및 혈관 수축 반응 실험을 시행하였다. 모든 혈관환은 실험에 앞서 60 mM KCl용액(100 g H₂O에 NaCl＝3.664 g, KCl＝4.456 g, CaCl₂＝0.277 g, MgSO₄＝0.296 g, KH₂PO₄＝0.163 g, NaHCO₃＝2.100 g, EDTA＝0.0097 g, Glucose＝2.000 g, 이하 60 mM KCl 용액이라함)으로 수축하고 세척하는 과정을 두 차례 반복하여 안정시켰다.

1) 내피세포 의존성 이완 반응
   적출된 혈관환의 내피세포 의존성 이완 반응을 관찰하기 위하여 10^-6 M~10^-5 M 농도의 히스타민을 organ chamber 내로 첨가하여 혈관환을 수축시키고 기초 수축 장력을 측정하였다. 히스타민에 의하여 수축이 일어난 혈관환에 아세틸콜린(10^-7~3×10^-4 M, Sigma, St. Louis, USA)을 첨가하여 아세틸콜린에 따른 농도-이완 반응을 관찰하였다. 아세틸콜린에 의한 혈관 이완의 정도는 히스타민의 혈관 수축에 대한 백분율로 표시하였다.

2) 혈관 수축반응
   내피세포 의존성 이완 반응을 측정한 후 혈관 수축 반응을 관찰하기 위해 혈관환을 60 mM KCl용액으로 수축하여 대조 수축 장력을 측정한 뒤 organ chamber내로 endothelin-1(10^-11~3×10^-8 M, Sigma, St. Louis, USA)을 첨가하여 endothelin-1에 대한 농도-수축 반응을 관찰하였다. Endothelin-1에 의한 혈관 수축의 정도는 60 mM KCl의 혈관 수축에 대한 백분율로 표시하였다.

7. 저산소분압하에서의 기저동맥의 혈관수축제 및 이완제에 대한 반응 관찰
   Organ chamber를 control 용액 5 ml로 채우고 95% 산소 / 5% 이산화탄소 혼합가스 대신 95% 질소 / 5% 이산화탄소 혼합가스를 계속 공급하면서 위의 실험을 반복하였다.

8. 통계처리
   각각의 농도-이완, 농도-수축 곡선으로부터 IC50(histamine 수축의 50% 이완이 일어나는 아세틸콜린의 농도의 음의 로그；-logM), 최대 이완치, pD2(60 mM KCl 수축치의 50% 수축을 일으키는 endothelin-1 농도의 음의 로그；-logM), 최대 수축치, 곡선하 면적(area under the curve；임의의 단위로 표시) 등을 구하였다. 각 실험군 사이의 지표들을 비교하기 위하여 Mann-Whitney test를 사용하고 모든 결과치는 평균±표준오차로 표시하였다. 통계적 유의성의 검정은 p값이 0.05미만인 것으로 하였다.
   통계 프로그램은 32 bit IBM-PC/AT용 SPSS 7.0(Stastistical Package for the Social Science)을 이용하였다.

연구결과

1. 지주막하 출혈 유발 전후의 VB비례치의 변화
   지주막하 출혈 수술후 2일째 뇌혈관 조영술을 시행한 토끼는 모두 15마리였는데 이중 30%이상의 기저동맥의 연축을 보인 토끼는 모두 7마리였고 기저동맥의 연축을 보이지 않았던 토끼는 모두 8마리였다. 뇌혈관 연축이 발생한 토끼의 시술전 시행한 뇌혈관 조영상의 기저동맥에 대한 VB 비례치의 평균 변화는 64.3±11.2%였다.
   지주막하 출혈 수술후 7일째 뇌혈관 조영술을 시행한 토끼는 모두 13마리였는데 이중 30%이상의 기저동맥의 연축을 보인 토끼는 모두 7마리였고 기저동맥의 연축을 보이지 않았던 토끼는 모두 6마리였다. 뇌혈관 연축이 발생한 토끼의 시술전 시행한 뇌혈관 조영상의 기저동맥에 대한 VB 비례치의 평균 변화는 64.9±10.9%였다.

2. 지주막하 출혈 2일군에서 관찰된 기저동맥의 수축 및 이완반응
   지주막하 출혈 2일군에서는 산소분압과 뇌혈관 연축에 따른 혈관 반응의 차이가 통계학적으로 유의하지 않았다(Figs. 1 and 2). 고산소 분압 및 저산소 분압하에서의 NO에 대한 혈관 이완반응은 Table 1과 같으며, 고산소 분압 및 저산소 분압하에서의 endothelin-1에 대한 혈관 수축반응은 Table 2와 같다.

3. 지주막하 출혈 7일군에서 관찰되는 혈관 수축 및 이완반응의 차이
   지주막하 출혈 7일군에서 관찰되는 NO에 대한 혈관 이완반응은 저산소 분압하에서는 통계학적으로 유의한 차이가 없었으나 고산소 분압하에서 곡선하 면적이 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(p＝0.029)(Figs. 3 and 4).
   Endothelin-1에 대한 혈관 수축반응은 저산소 분압하에서는 통계학적으로 유의한 차이는 없었으나 고산소 분압하에서 곡선하 면적이 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(p＝0.032)(Figs. 5 and 6).

고     찰

   기존의 토끼의 뇌혈관 연축 모델들은 대부분 지주막하 출혈후 모든 개체가 일정한 유형으로 뇌혈관 연축이 발생한다고 보고하였다.¹⁾⁴⁾ 박 등²⁵⁾은 적은양(0.5 ml/kg)의 지주막하출혈 후 비례기저동맥의 평균값은 2일째 78.8로 가장 심한 혈관연축을 보였지만 표준편차는 13.4를 보였고 9일째와 16일째는 각각 84.7과 80.2로 나타나 지속적인 혈관연축 상태의 유형을 나타내었으나 표준편차는 각각 10.5와 14.4를 보여 심한 개체간의 차이를 반영하고 있다고 하였다. 본 실험에서 지주막하 출혈 2일군에서는 15마리중 7마리(46.7%)가 뇌혈관 연축을 보였던 반면 8마리는 뇌혈관 연축이 발생하지 않았다. 지주막하 출혈 7일군에서는 13마리중 7마리(53.8%)가 뇌혈관 연축을 보였던 반면 6마리는 뇌혈관 연축을 보이지 않았는데 이는 인체에서 지주막하 출혈후 뇌혈관 조영술상 관찰되는 뇌혈관 연축의 발생빈도와 유사한 결과이다.
   박 등²⁵⁾의 토끼 모델에서와 같이 뇌혈관 연축이 개체별로 차이를 보이고 있으므로, 현재까지 개발되어 온 토끼의 뇌혈관 연축 모델들에서 제시된 시기별 뇌혈관 연축곡선의 고정된 유형의 개념은 재고되어야 할 것으로 생각되었다. 더욱이 만약 인체에서 관찰되는 현상과 전혀 양상이 다른 기존의 토끼 모델을 이용하여 지주막하 출혈의 치료 및 예방을 위한 여러 가지 약제를 개발한다면 이 약제를 인체에 적용하는데 많은 문제를 야기시킬 가능성이 높을 것이다. 따라서, 토끼의 경우에서도 인체에서 관찰되는 것처럼 같은 양의 지주막하 출혈이 있었다 하더라도 개체에 따라 뇌혈관 연축의 발생 시기와 정도가 다른 것을 전제로 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다. 이러한 관점에서 본 연구는 박 등²⁵⁾이 제시하였던 모델을 도입하여, 개체별 뇌혈관 연축 유형의 차이에 대한 계속 연구의 일환으로 뇌혈관 연축과 비연축군의 NO와 endothelin-1에 대한 혈관 반응의 차이를 실험 연구하였다.
   지주막하 출혈 2일군에서 관찰되는 혈관반응은 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 통계학적으로 유의한 차이는 발견되지 않았다. 그러나 지주막하 출혈 7일군에서 관찰되는 NO에 대한 혈관 이완반응은 고산소 분압하에서 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었다. Endothelin-1에 대한 혈관 수축반응도 고산소 분압하에서 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었다.
   이러한 결과는 토끼에서 지주막하 출혈 2일후 발생하는 뇌혈관 연축이 발생한 혈관은 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 혈관과 비교하여 적어도 NO와 endothelin-1에 대한 혈관 반응에는 서로 차이가 없는 약리역동학적으로 같은 종류의 혈관임을 시사하고 있다. 반면, 지주막하 출혈 7일후 뇌혈관 연축이 발생한 혈관은 NO와 endothelin-1에 대한 혈관 반응에서 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 혈관과 약리역동학적으로 같은 종류의 혈관으로 여기기 어렵다고 볼 수 있다.
   지주막하 출혈 7일군에서 관찰되는 고산소 분압하에서의 NO에 대한 혈관 반응의 차이는 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥이 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥에 비하여 NO에 대한 감수성이 떨어져 혈관 평활근의 이완작용이 현저히 감소된 상태에 있기 때문이다. 지주막하 출혈후 7일째는 지주막하 출혈후 적혈구가 분해되어 많은 양의 oxyhemoglobin이 세포밖으로 유리되어 나오는 시기이다. Oxyhemoglobin과 다른 ferrous hemoproteins들은 잘 알려진 내피세포 의존성 이완작용의 억제제들이다. Oxyhemoglobin이 내피세포 의존성 이완작용을 억제시키는 기전은 아직 잘 알려져 있지 않으나 지주막하 출혈과 oxyhemoglobin의 유리에 의한 혈관내피세포의 손상으로 인한 이차적인 NO의 감소를 가능한 기전로 생각할 수 있다.⁷⁾²¹⁾ 즉, 지주막하 출혈후 적혈구의 용해로 인하여 oxyhemoglobin이 세포 밖으로 유리되어 혈관 평활근에 작용할 내피의존성 혈관이완 인자와 결합하는 기전을 가정할 수 있다. Folye 등⁸⁾은 이러한 가설을 뒷받침하는 보고를 하고 있는데 그들은 최근 지주막하출혈에 노출되어 있는 뇌혈관벽을 통하여 oxyhemoglobin이 투과하는 것을 확인하였고 Kim 등¹⁶⁾¹⁸⁾은 내피의존성 혈관이완 인자를 생화학적으로 분석하여 연축혈관에서 내피의존성 혈관이완 인자 분비자체는 감소되지 않은 것을 확인하였다.¹⁷⁾
   지주막하 출혈 7일군에서 관찰되는 고산소 분압하에서의 endothelin-1에 대한 혈관 수축반응을 살펴보면 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥이 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥보다 endothlein-1에 대한 감수성이 떨어져 혈관 평활근의 수축작용이 현저히 감소된 상태에 있다고 해석할 수 있다.
   지주막하 출혈후 적혈구가 분해되어 유리되는 oxyhemoglobin은 내피세포 의존성 혈관 이완작용을 억제시킬 뿐만 아니라 배양한 내피세포에서 강력한 혈관 수축제인 endothelin의 분비를 증가시키는 것으로 알려져 있다.²⁷⁾ 또한 1988년 Yanagisawa 등²⁹⁾은 지주막하 출혈후 뇌혈관을 싸고 있는 혈종내의 과량의 thrombin과 oxyhemoglobin이 endothelin-1의 생성을 촉진시킨다고 하였다. 뇌혈관 연축이 진행된 환자들에서 혈장이나 뇌척수액내에 endothelin-1의 농도가 증가되어 있는 것이 알려져 있고 뇌혈관 연축의 병인론에 대한 가설로서 지주막하 출혈후 혈관외벽의 혈종이 뇌혈관의 내피세포를 자극하여 endothelin-1의 생성을 유발하여 발생한다는 실험적 자료가 제시되고 있다. 문헌을 통하여 살펴보았듯이 지주막하 출혈후 oxyhemoglobin이 유리되는 시기에 뇌척수액내에 endothelin-1의 농도가 증가되어 뇌혈관의 수축이 유발되었다고 가정하면 본 연구에서 관찰된 지주막하 출혈 7일군의 endothelin-1에 대한 혈관 수축 반응의 감소는 지주막하 출혈후 7일째 증가된 뇌척수액내의 endothelin-1의 농도증가에 따른 기저동맥의 평활근 세포내의 endothelin-1 수용체의 down regulation으로 설명될 수 있다. 즉, 뇌척수액내의 증가된 endothelin-1에 대한 혈관 평활근의 endothelin-1 수용체의 endothelin-1에 대한 감수성의 저하때문에 지주막하 출혈후 7일째에 연축이 확인된 기저동맥에서 endothelin-1에 대한 혈관 수축반응이 감소된 것으로 해석할 수 있다.
   요컨대 지주막하 출혈후 7일째 뇌혈관연축이 발생한 기저동맥의 NO에 대한 혈관 이완반응 및 endothelin-1에 대한 혈관 수축반응은 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 혈관과 비교하여 통계학적으로 유의한 차이를 보였고 이시기는 oxyhemoglobin이 유리되는 시기와 동일한 시기이다. 반면 지주막하 출혈후 2일째 뇌혈관연축이 발생한 기저동맥의 NO에 대한 이완반응 및 endothelin-1에 대한 수축반응은 혈관연축이 발생하지 않은 기저동맥과 비교하여 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 비록 뇌혈관조영술상 혈관연축이 관찰되었다 하더라도 지주막하 출혈 2일째에 관찰되는 뇌혈관 연축과 지주막하 출혈 7일째에 관찰되는 기저동맥은 기능적으로 성격이 다른 혈관으로 생각할 수 있다.
   따라서 현재까지 개발되었던 기존의 토끼의 뇌혈관 연축 모델들에서 지주막하 출혈 유발 수술후 1~2일째 시행한 뇌혈관 조영술상 가장 심한 뇌혈관 연축을 보였던 것은 인체와 유사한 형태의 지연성의 뇌혈관 연축이라기 보다는 지주막하 출혈 유발 수술과 동반되어 나타나는 토끼의 기저동맥의 일시적 변화로 볼 수도 있다. 이러한 가능성을 확인하기 위해서는 앞으로 본 연구에서 시행한 토끼의 뇌혈관연축의 모델을 이용하여 혈관의 endothelin-1 수용체 등에 대한 면역화학적 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.

결     론

   토끼의 자가 동맥혈(0.5 ml/kg)을 대조내로 주입하여 만든 토끼의 뇌혈관 연축 모델을 이용하여 지주막하 출혈 수술후 2일째와 7일째 뇌혈관 조영술을 시행한 기저동맥을 적출하여 고산소분압과 저산소분압하에서 NO에 대한 혈관 이완반응과 endothelin-1에 대한 혈관 수축반응을 각각 관찰하고 수술후 2일째군과 수술후 7일째군, 뇌혈관 연축군과 비연축군, 고산소분압군과 저산소분압군을 서로 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
   1) 지주막하 출혈 수술후 2일째 뇌혈관 조영술을 시행한 15마리의 토끼중 7마리에서 64.3±11.2% 정도의 뇌혈관 연축을 관찰하였고 지주막하 출혈 수술후 7일째 뇌혈관 조영술을 시행한 13마리의 토끼중 7마리에서 64.9±10.9% 정도의 뇌혈관 연축이 관찰되었다.
   2) 지주막하 출혈 2일군에서는 고산소 분압 및 저산소 분압하에서 NO와 endothelin-1에 대한 혈관 반응이 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 유의한 차이는 발견되지 않았다.
   3) 지주막하 출혈 7일군에서 관찰되는 NO에 대한 혈관 이완반응은 고산소 분압하에서 곡선하 면적이 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 유의한 차이가 발견되었으나(p＝0.029) 저산소 분압하에서는 유의한 차이는 발견되지 않았다.
   4) 지주막하 출혈 7일군에서 관찰되는 endothelin-1에 대한 혈관 수축반응은 고산소 분압하에서 곡선하 면적이 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생한 기저동맥과 뇌혈관 연축이 발생하지 않은 기저동맥사이에서 유의한 차이가 발견되었으나(p＝0.032) 저산소 분압하에서는 유의한 차이는 발견되지 않았다.
   결론적으로 토끼에서 지주막하 출혈 2일후 관찰되는 뇌혈관 연축은 지주막하 출혈 7일후 관찰되는 뇌혈관 연축과 성격이 다르다고 판단되었다. 따라서 향후 인체의 뇌혈관 연축의 발생기전을 연구하고 치료약제를 개발하기 위하여 토끼의 지주막하 출혈 모델을 이용할 때에는 지주막하출혈후 2일째와 7일째의 뇌혈관 연축이 서로 발생 기전이 다를 수 있음을 유의하고, 그 차이점을 반드시 고려하여야 할 것으로 생각된다.

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