비침습적 근적외선을 이용한 허혈성 뇌졸중 후 뇌손상 감소와 관련된 치료 방법

허혈성 뇌졸중은 심각한 뇌손상을 유발할 수 있는 질병이다. 허혈성 뇌병변의 회복을 위해서는 뇌혈류의 공급이 필요하지만, 재관류가 reactive oxygen species (ROS) 생성을 증가 시켜 뇌손상을 악화시킬 수도 있다. 최근 연구에서는 전체 뇌허혈 손상이 있을 경우 근적외선 (near-infrared [NIR]) 을 이용하여 비침습적인 방법으로 mitochondria의 ROS 생성기전을 조절할 수 있다는 결과가 발표된 적이 있다. 근적외선은 cytochrome c oxidase (COX)와 반응하여 COX 활성도를 감소시킬 수 있고, 이를 통하여 mitochondria 막 전위 과분극을 감쇠시켜 ROS 생성을 감소시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 근적외선 치료와 허혈성 뇌졸중 후 뇌손상과의 연관성을 확인하고자 하였다.

본 연구에서는 hypertensive rats (SHR)을 이용하여 transient Rt MCAO (90min) 모델을 만들고 연구를 진행 하였다. transient Rt MCAO 동물 모델은 NIR 치료군과 비치료군으로 나뉘어 진행되었다. 근적외선 치료는 Light emitting diodes (LEDs)를 이용하여 scalp에서 1.5cm 거리에서 치료가 진행 되었고 (재관류 후 120분 혹은 240분), COX-inhibitory wavelength인 750 nm 및 950 nm을 이용하여 치료를 진행하였다. 허혈성 뇌졸중 후 병변에 미치는 영향을 비교하고자 MRI의 diffusion-weighted imaging (DWI) 및 T2-weighted imaging (T2WI) 영상에서의 치료군과 대조군의 뇌경색 병변의 크기를 비교하였다.

120분 NIR 치료군에서는 재관류 후 24시간 째 시행한 diffusion MRI 상 대조군에 비하여 뇌경색병변이 21% 감소한 것을 확인할 수 가 있었고, 7일과 14일 째 시행한 T2WI 에서도 NIR 치료군에서 뇌경색 병변이 25% 감소한 것을 확인할 수가 있었다. 또한, 240분 NIR 치료군에서는 50% 이상 뇌경색 병변이 감소한 것을 확인할 수가 있었다.

본 연구에서는 NIR을 이용한 mitochondria 조절이 허혈성 뇌졸중에서 허혈-재관류 손상을 줄이고 뇌경색 병변 호전에 도움이 되는 것을 확인하였고, 향후 허혈성 뇌졸중 치료방법에 응용될 수 있기를 기대하였다.



Strubakos CD, Malik M, Wider JM, Lee I, Reynolds CA, Mitsias P, Przyklenk K, Hüttemann M, Sanderson TH. Non-invasive treatment with near-infrared light: A novel mechanisms-based strategy that evokes sustained reduction in brain injury after stroke. J Cereb Blood Flow Metab.
2019 May 21:271678X19845149. doi: 10.1177/0271678X19845149.