KR102289054B1 - 저선량방사선에 의한 류마티스 관절염 예방 - Google Patents

Abstract

본 발명은 류마티스 관절염 예방 방법 에 관한 것으로서, 사람을 제외한 동물에 0.1 내지 0.8 Gy(Gray) 이하의 선량을 나타내는 저선량방사선을 조사하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 0.1 내지 0.8 Gy(Gray) 이하의 저선량방사선을 실제 동물에 조사하여 류마티스 관절염과 같은 자가면역 질환에 관여하는 면역인자들의 과발현 및 활성을 억제 또는 저하시킴으로써, 류마티스 관절염을 예방하는 효과가 있다.

Description

저선량방사선에 의한 류마티스 관절염 예방 {PREVENTION OF RHEUMATOID ARTHRITIS BY LOW-DOSE IONIZING RADIATION}

본 발명은 류마티스 관절염의 예방방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저선량방사선을 이용하여 류마티스 관절염을 예방하는 것이다.

류마티스 관절염은 다발성 관절염을 특징으로 하는 원인 불명의 만성 염증성 질환이다. 초기에는 관절을 싸고 있는 활막에 염증이 발생하지만 점차 주위의 연골과 뼈로 염증이 퍼져 관절의 파괴와 변형을 초래하게 된다. 관절뿐만 아니라 관절 외 증상으로 빈혈, 건조증후군, 피하 결절, 폐섬유화증, 혈관염, 피부 궤양 등 전신을 침범할 수 있는 질환이다.

류마티스 관절염의 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았지만 자가 면역 질환의 하나로, 전 세계 사람들의 0.5-1% 이상이 가지고 있는 질환으로 알려져 있다. 자가면역이란 외부로부터 인체를 지키는 면역계의 이상으로 오히려 자신의 인체를 공격하는 현상이다. 일반적으로는 유전적 소인, 세균이나 바이러스 감염 등이 류마티스 관절염의 원인으로 생각되고 있다. 신체적 또는 정신적 스트레스를 받은 후 발병하기 쉽다고 알려져 있다. 폐경 초기에도 발병률이 높다고 하는데, 이는 류마티스 관절염이 호르몬의 영향을 받는다는 것을 보여주는 예이다.

어떤 원인에 의해서든 관절 안에 있는 활막(synovium, 윤활막)에 염증이 생기면서 혈액 내의 백혈구들이 관절로 모여들게 되고, 그 결과 관절액(joint fluid)이 증가하여 관절이 부으면서 통증이 나타나게 된다. 이러한 염증이 지속되면 염증성 활막 조직들이 점차 자라나면서 뼈와 연골을 파고들어 관절의 모양이 변형되고, 관절을 움직이는 데 장애가 발생한다.

이러한 류마티스 관절염에 대한 치료법을 연구, 개발, 평가하기 위해서 마우스 모델이 널리 사용되고 있으며, 류마티스 관절염의 치료방법으로 약물 및 침습적 치료방법이 널리 사용되고 있지만 저선량방사선에 의한 예방 및 증상 개선에 관해서는 미비한 실정이다.

이에 본 발명은 저선량방사선을 이용한 류마티스 관절염에 효과적인 예방 방법을 제시하고자 한다.

대한민국 등록특허 10-1550370 “저선량방사선을 이용한 손상된 연골세포의 복구방법”

본 발명의 목적은, 저선량방사선을 류마티스 관절염의 동물 모델인 마우스 모델에 조사하여 그 효과를 확인하고 제공함으로써, 저선량방사선을 류마티스 관절염 예방에 적용함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동물에 저선량방사선을 조사하는 단계를 포함하는 류마티스 관절염 예방 방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 0.1 내지 0.8 Gy의 저선량방사선을 실제 동물에 조사하여 류마티스 관절염과 같은 자가면역 질환에 관여하는 면역인자들의 발현 및 활성을 억제 또는 저하시킴으로써, 류마티스 관절염을 예방하는 효과가 있다.

도 1 은 류마티스 관절염 모델 수립 및 저선량방사선 조사 일정에 관한 모식도를 도시하였다.
도 2는 일반 사육된 마우스의 실험군, 저선량방사선을 비조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군, 저선량방사선을 각 선량별로 조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군별 발의 임상점수를 도시하였다.
도 3은 일반 사육된 마우스의 실험군, 저선량방사선을 비조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군, 저선량방사선을 각 선량별로 조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군별 왼쪽 뒷발 사진을 도시하였다.
도 4는 일반 사육된 마우스의 실험군, 저선량방사선을 비조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군, 저선량방사선을 각 선량별로 조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군별 49일째 유발율과 35일 이후의 일자별 유발율을 도시하였다.
도 5는 일반 사육된 마우스의 실험군, 저선량방사선을 비조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군, 저선량방사선을 각 선량별로 조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군별 혈청 내 Total IgG 발현 수준을 도시하였다.
도 6은 일반 사육된 마우스의 실험군, 저선량방사선을 비조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군, 저선량방사선을 각 선량별로 조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군별 혈청 내 사이토카인 (IL-6, IL-1β, TNF-α) 수준을 도시하였다.
도 7은 일반 사육된 마우스의 실험군, 저선량방사선을 비조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군, 저선량방사선을 각 선량별로 조사한 류마티스 관절염 마우스의 실험군별 마우스의 비장세포 배양액 내의 사이토카인 수준을 도시하였다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 형태에 따라 동물에 저선량방사선을 조사하는 단계를 포함하는 류마티스 관절염 예방 방법을 제공한다.

상기 동물은 사람을 포함 또는 제외할 수 있다.

상기 방사선은 0.1 내지 1.0 Gy(gray) 선량을 나타내는 저선량방사선을 조사할 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.8 Gy(gray)선량을 나타내는 저선량방사선을 조사할 수 있다.

상기 방사선의 조사는 1회당 0.05 Gy(Gray)의 저선량방사선을 조사할 수 있으며, 일주일에 3회 이하로 조사하고, 조사하는 횟수는 총 2, 10 내지 19회 조사할 수 있다. 이때 누적 방사선의 선량이 1.0 Gy를 넘지 않으며, 바람직하게는 0.8 Gy를 넘지 않도록 할 수 있다.

상기 저선량방사선을 동물에 조사하면 전체 면역글로불린 G (Total IgG) 또는 사이토카인(Cytokine)의 발현 수준을 낮출 수 있다.

상기 사이토카인(Cytokine)은 IL-6, IL-1β 또는 TNF-α로 이루어진 군에서 하나 이상일 수 있다.

상기 관절염의 관절은 절구 관절(구상관절, ball and socket joint), 경첩 관절(hinge joint), 안장 관절(saddle joint), 타원 관절(과상관절, condyloid joint), 차축 관절(pivot joint) 또는 평면 관절(plane joint)로 이루어진 군에서 하나 이상일 수 있다.

상기 절구 관절(구상관절, ball and socket joint)은 절구처럼 관절 머리가 볼록하고 괄정화가 오목하여 자유롭게 회전할 수 있는 관절로 3방향 운동이 가능하며, 그 예로는 어깨 관절, 엉덩이 관절이 있다.

상기 경첩 관절(hinge joint)은 경첩처럼 한 방향으로만 운동할 수 있는 관절로 그 예로는 팔굽 관절, 무릅 관절, 손가락뼈 사이 관절 등이 있다.

상기 안장 관절(saddle joint)은 관절머리와 괄정와가 모두 말안장처럼 긴관절로 2방향 운동이 가능하며, 그 예로는 손목, 엄지 손바닥뼈 관절등이 있다.

상기 타원 관절(과상관절, condyloid joint)은 관절머리가 타원형이고 관절와는 얕은 오목 모약의 관절로 2방향 운동이 가능하고, 그 예로는 손목뼈 관절등이 있다.

상기 차축 관절(pivot joint)은 원판 모양의 관절머리와 이를 감싸고 있는 관절과 결합하여 마치 바퀴가 굴러가듯 회전할 수 있는 관절로 1방향 운동이 가능하고, 그 예로는 요골, 척골 관절등이 있다.

상기 평면 관절(plane joint)은 관절머리와 관절와가 모두 평면을 이루어 활동하는 관절로 결합하는 면은 곡면을 이룬다. 움직임의 범위가 매우 작고 그 예로는 추간 관절(척추들이 결합하는 관절)등이 있다.

상기와 같은 저선량방사선의 류마티스 관절염 예방효과를 확인하기 위해 전체 5개 실험군의 실험용 마우스를 준비하여 실험하였다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

비교예 1.

류마티스 관절염 비유발 실험용 마우스를 정상대조군(normal controls, N.C)으로 준비한다.

비교예 2.

류마티스 관절염을 유발시킨 실험용 마우스를 류마티스 관절염 모델(Collagen induced arthritis; CIA) 실험군으로 준비한다.

실시예 1.

실험을 시작하는 날(0day)에 실험용 DBA/1J 마우스의 꼬리 상단부에 2형 콜라겐과 Incomplete Freund's Adjuvant를 1:1로 섞은 뒤 주사하여 primary immunization을 실시하고 동시에 마우스에 0.05 Gy의 저선량방사선을 격일로 2회 조사한 실험군을 준비한다. 이때 저선량방사선을 조사하는 사이에 마우스 오른쪽 뒷발부위에 2형 콜라겐과 Complete Freund's Adjuvant을 이용하여 secondary immunization을 21일(21day)에 추가로 실시한다. 류마티스 관절염 유도 주사와 저선량방사선 조사를 모두 마친 후 49일까지 오른쪽 뒷발을 제외한 모든 발의 임상증상을 관찰하고 49일째 마우스를 희생하여 관찰지표들을 분석한다.

실시예 2.

실시예 1과 동일하게 실시하되, 0.05 Gy의 저선량방사선을 일주일에 1 내지 3회씩 39일 동안 총 10회만 조사한 실험군을 준비한다.

실시예 3.

실시예1과 동일하게 실시하되, 0.05 Gy의 저선량방사선을 일주일에 1 내지 3회씩 39일 동안 총 16회 조사한 실험군을 준비한다.

측정예 1.

비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 3의 5개의 실험군 마우스의 오른쪽 발을 제외한 모든 발의 임상점수를 측정한다. 류마티스 관절염 마우스의 임상점수는 다음과 같은 형태에 의해 점수화 하여 비교 분석한다. 발적이나 부종, 염증 등의 류마티스 관절염의 증상이 전혀 없는 정상적인 마우스의 경우 0점, 발가락 하나라도 염증증상이나 붓기가 관찰된 경우 1점, 발가락 하나 이상에서 염증증상 혹은 붓기가 관찰되거나 발 전체적으로 약하게 붓기가 나타나는 경우는 2점, 전체적으로 염증 혹은 붓기가 심하게 나타나는 경우 3점, 심한 수준의 염증, 붓기 그리고 발의 형태 변형, 강직 등이 관찰되는 경우는 4점의 임상점수를 주어 각각의 마우스의 임상점수를 수치화한다.

이를 실험군의 평균값으로 나타내어 실험군 간 비교하여 저선량방사선의 효능을 평가한 결과는 도 2, 3에 도시하였다.

도 2를 참조하면, 각 실험군별 모든 발의 임상 점수 결과에서 2형 콜라겐에 의해 유도된 류마티스 관절염 마우스 실험군에 비하여 관절염 유도와 동시에 0.1 Gy의 저선량방사선을 조사한 실험군에서 유의적으로 류마티스 관절염 임상 점수가 감소한 것을 확인하였다.

도 3에서는 마우스의 뒷발 사진을 도시하였다.

도 3을 참조하면, 도 2의 각 실험군별 마우스 발의 임상점수와 같은 양상으로 0.1 Gy의 저선량방사선을 조사한 실험군에서 염증과 붓기가 감소했음을 알 수 있었다.

측정예 2.

비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 3에서 준비한 5개의 실험군 마우스의 유발율을 측정하였다. 2형 콜라겐과 adjuvant를 주입하여 류마티스 관절염 유발 하는 전체 실험군에 사용된 마우스 중 류마티스 관절염이 유발 된 마우스 수를 유발율로 표시하였다. 유발율은 49일째와 35일 이후부터 일자별 유발율을 실험군 간 비교하였다.

측정결과는 도 4에 도시하였다.

도 4를 참조하면, 유발 후 49일째에서 류마티스 관절염 유발율은 저선량방사선에 의해 유의적으로 감소함을 알 수 있다. 또 일자별 유발율을 비교해 보았을 때, 류마티스 관절염 유발율이 저선량방사선을 조사한 모든 실험군에서 낮아짐을 알 수 있다.

측정예 3.

비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 3에서 준비한 5개의 실험군 마우스의 혈청 내 Total IgG 수준을 측정하였다. IgG는 관절염 진단에 사용하는 류마티스 인자로 알려져 있다. 이는 관절의 활액막과 혈청에서 증가되어 관절 내 염증 반응을 일으키고 연골을 파괴함으로써 관절염을 유도하는 것으로 알려져 있다. 류마티스 관절염을 유발 후 49일째에 각 실험군의 마우스 혈액에서 혈청을 분리한다. 분리한 혈청에서 Total IgG assay kit를 사용하여 혈청 내 IgG의 발현 수준을 측정하였다.

측정결과는 도 5에 도시하였다.

도 5을 참조하면 혈청 내 IgG의 발현 수준은 류마티스 관절염 모델에서 유의적으로 증가함을 알 수 있었다. 하지만 저선량방사선을 조사한 모든 실험군에서 혈청 내 IgG의 발현이 유의적으로 감소함을 알 수 있다.

측정예 4.

비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 3에서 준비한 5개의 실험군 마우스의 혈청 내 사이토카인 수준을 측정하였다. Interleukine-1 beta (IL-1β)는 대식세포를 활성화하며 염증반응을 비롯해 세포의 증식, 분화, 사멸 등에 관여한다. Interleukine-6 (IL-6)는 염증성 사이토카인으로 helper T 세포, 대식세포, 비만세포, 중성구, 상피세포, 섬유아세포 등에서 분비되어 면역반응, 조혈, 염증을 조절한다. Tumor necrosis factor alpha (TNF-α)는 급성 염증 반응을 촉발하는 사이토카인으로 활성화된 대식세포에 의해서 분비되어 세포 사멸, IL-1β, IL-6의 발현에도 관여한다.

류마티스 관절염에서 IL-1β, IL-6 및 TNF-α는 활액막이나 관절조직의 혈관에서 분비되어 혈청보다 관절액에서 더 높은 활성도를 보이는 것으로 알려져 있는데, 각 실험군의 마우스 혈액에서 분리한 혈청에서 Cytokine assay kit을 이용하여 사이토카인의 발현 수준을 측정, 비교하였다.

측정결과는 도 6에 도시하였다.

도 6를 참조하면, IL-1β, IL-6, TNF-α의 발현 수준은 류마티스 관절염 모델에서 유의적으로 증가함을 알 수 있었다. 하지만 저선량방사선을 조사한 모든 실험군에서는 IL-1β, IL-6, TNF-α의 발현이 유의적으로 감소함을 알 수 있다.

측정예 5.

비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 3에서 준비한 5개의 실험군 마우스의 비장세포에서 사이토카인 발현 수준을 측정하였다. 5개 실험군의 마우스에서 비장세포를 분리해 RPMI-1640 배양액에서 24시간 배양 후, 배양액내의 사이토카인 발현 수준을 Cytokine assay kit을 이용해 측정하였다.

측정결과는 도 7에 도시하였다.

도 7을 참조하면, IL-1β, IL-6의 발현 수준은 류마티스 관절염 모델에서 유의적으로 증가함을 알 수 있었다. 하지만 저선량방사선을 조사한 모든 실험군에서는 IL-1β, IL-6의 발현은 0.1, 0.5 Gy의 저선량방사선을 조사한 실험군에서 유의적으로 감소함을 알 수 있다.

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (7)

1. 사람을 제외한 동물에 0.05 Gy의 저선량방사선을 격일로 2회 조사하여 총 0.1 Gy의 선량을 나타내는 저선량방사선을 조사하는 단계; 상기 동물의 비장세포를 분리하여 배양하는 단계; 및 상기 비장세포의 사이토카인(Cytokine) 발현 수준을 측정하는 단계;를 포함하고, 상기 저선량방사선을 조사하는 단계는 상기 사이토카인 중 IL-6 및 IL-1β의 수준을 낮추는 것을 특징으로 하는 류마티스 관절염 예방 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 저선량방사선의 조사는 1회당 0.05 Gy의 저선량방사선을 조사하는 것을 특징으로 하는 류마티스 관절염 예방 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 저선량방사선의 조사는 저선량방사선을 일주일에 3회 이하로 조사하는 것을 특징으로 하는 류마티스 관절염 예방 방법.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 저선량방사선은 누적 방사선의 선량이 1.0 Gy를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 류마티스 관절염 예방 방법.
   
6. 삭제
7. 삭제

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