KR101794203B1 - A discogenic low back pai animal model and method of preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 추간판성 요통 모델 동물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 여러 구현예에 따라 제조된 추간판성 요통 모델 동물은 장기간동안 자연 발생적으로 진행되는 추간판 변성을 가속화시키고 급성 혹은 만성적 통증을 가진 환자군에서 확인되는 증상과 유사할 뿐만 아니라, 통증의 유도시기 및 유지시기에 대한 연구가 가능하므로, 상기 제조된 모델 동물은 기존의 동물모델과 달리 인간의 추간판성 요통을 의태한 증상과 발병 메커니즘을 가지고 있는 것으로 확인되어, 상기 모델 동물은 추간판성 요통의 메커니즘 연구와 추간판성 요통의 치료법 및 치료약의 개발에 유용하게 응용될 수 있다.The present invention relates to an intervertebral disc model animal and a method for producing the same. The intervertebral disc model animals prepared according to various embodiments of the present invention accelerate the spontaneous disc herniation for a long period of time and are similar to the symptoms confirmed in patients with acute or chronic pain, It is possible to study on the maintenance period. Therefore, it is confirmed that the prepared model animal has the symptom and onset mechanism of human intervertebral disc back pain unlike the existing animal model, and the model animal has the mechanism of discoloration of back pain And for the development of therapeutic and therapeutic agents for intervertebral disc pain.

Description

추간판성 요통 모델 동물 및 이의 제조방법{A discogenic low back pai animal model and method of preparing the same}A discogenic low back animal model and method of preparing same,

본 발명은 추간판성 요통 모델 동물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an intervertebral disc model animal and a method for producing the same.

일반적으로 척추질환이란 등과 허리의 뼈 혹은 신경 및 조직들의 이상이나 손상으로 인하여 요통과 하지 방사통 혹은 마비를 나타내는 질환을 의미한다. 주로 퇴행성으로 오는 경우가 척추질환의 50-70%를 차지하고, 외상이나 종양에 의한 경우가 각각 10-20%정도를 차지한다.Generally, spinal disease means backache, lower back pain, or paralysis due to abnormalities or damage of the back, bones, nerves and tissues of the back. Mainly degenerative cases account for 50-70% of spinal diseases, trauma and tumors account for about 10-20%.

추간판의 변성은 다양한 척추질환의 기본적인 병인중의 하나라고 할 수 있으며 환자의 통증과 장애의 주요한 원인이 되는 것으로 알려져 있고, 임상적으로 요통을 비롯하여 추간판 탈출증, 신경근병증, 척추관 협착증, 척추 불안정증 등의 다양한 질병과 복합적으로 발현할 수 있다.Disc degeneration is one of the basic etiologies of various vertebral diseases and is known to be a major cause of patient's pain and disability. It is clinically diagnosed as back pain, herniated disc herniation, neurodegeneration, spinal stenosis, spinal instability It can be expressed in combination with various diseases.

추간판의 변성(degeneration)은 감소된 영양 공급, 과부하된 기계적 힘(overloaded mechanical force), 그리고 유전적 요소와 같은 복합적인 요소들에 의해 시작되거나 발전된다. 나이가 듦에 따라 추간판 내 세포외기질 구성의 변화는 추간판 세포의 기능을 변화시키고 세포사멸을 증가시킨다. 추간판 세포의 미세환경에서 전염증성 사이토카인(proinflammatory cytokines) 및 관련 분해효소들의 증가가 나타난다. 이는 얇아짐과 석회화(thinning and calcification)가 진행되는 연골종판 안의 영양분 확산이 현저하게 감소되어 나타난 결과이다. 또한, 기계적 힘도 추간판 변성에 직접적인 역할을 준다. 세포 생존과 세포외기질 합성은 둘 다 압축 스트레스(compressive stress)에 민감하게 영향 받는다. 어떤 기계적 자극은 영양분 확산 촉진과 기질 합성에 필수적이지만, 과도한 힘은 국소적 조직 손상을 일으켜 조직 복구를 늦추고 세포외기질에서 나타나는 고유의 변형률(strain distribution)을 망가지게 한다. 마지막으로, 유전적 요소도 추간판 변성에 대한 개별적 취약성에 중요한데, 쌍둥이 연구와 유전체 수준의 분석(genome-wide assay)를 통한 집단연구의 결과들이 이를 뒷받침하고 있다. Degeneration of the intervertebral disc is initiated or developed by multiple factors, such as reduced nutrition, overloaded mechanical force, and genetic factors. As age increases, changes in extracellular matrix composition in the intervertebral disc alter the function of the intervertebral disc cells and increase cell death. There is an increase in proinflammatory cytokines and related degrading enzymes in the microenvironment of intervertebral disc cells. This is the result of a marked reduction in the nutrient diffusion in the chondrocyte plate with thinning and calcification. Mechanical forces also play a direct role in disc degeneration. Both cell survival and extracellular matrix synthesis are susceptible to compressive stress. Some mechanical stimuli are essential for promoting nutrient diffusion and matrix synthesis, but excessive force causes local tissue damage, slowing tissue repair and breaking the inherent strain distribution in extracellular matrix. Finally, genetic factors are also important for individual vulnerability to disc degeneration, supported by results from group studies through twin studies and genome-wide assays.

추간판성 요통(discogenic low back pain)은 추간판이 척추와 척추사이에서 주어지는 힘을 적절히 분산시키면서 운동성을 확보하는 정상적 기능을 잃어버리면서 나타날 수 있다. 이는 보통 변성된 추간판(degenerated IVD)과 함께 진행되며, 주변조직으로 돌출된 추간판(prolapsed or bulging IVD)은 척추 주위의 신경 및 신경근(nereve root)을 압박하거나 그것들에 염증을 일으켜서 통증을 일으킬 수 있고, 또한 더 크게 밀려나온 추간판(extruded or herniated IVD)은 척수경막에 존재하는 통증 수용체를 자극하거나 후종인대에 스트레칭 스트레스(stretching stress)를 줄 수 있다. 이는 추간판으로 인한 간접적 통증(indirect pain)이며, 최근 연구결과에서는 추간판 자체의 통증성 신경섬유를 통해 직접적 통증(direct pain)의 실험적 증거도 제시되었다. 수핵과 섬유륜의 구조적 결합, 추간판의 흠과 틈은 수핵과 섬유륜 안에 존재하는 세포로부터 전염증성 분자입자를 비정상적으로 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 면역세포들의 활성화 및 침윤을 가능케 할 수 있다. 이는 통증성 신경 섬유(nociceptive nerve fibers)가 추간판 안쪽 섬유륜까지 들어가게 하고, 후근절(dorsal root ganglia)에서는 신경영양인자(neurotrophins)가 통증관련 양이온 채널-예를 들어, acid-sensing ion channel3(ASIC3) 그리고 TRPV1의 증가를 촉진시켜서 통증 신경섬유를 과분극시킬 수 있다고 보고된바 있다.Discogenic low back pain can occur as the discs lose their normal function of securing motility while adequately dispersing the forces exerted between the vertebrae and vertebrae. It is usually accompanied by a degenerated IVD, and a prolapsed or bulging IVD can cause pain by compressing or irritating nerve root and / or nerve root around the vertebrae , And extruded or herniated IVD may stimulate pain receptors present in the spinal cord dermis or give stretching stress to the posterior spinal cord. This is an indirect pain due to the disc, and recent research has provided experimental evidence of direct pain through the painful nerve fibers of the disc itself. Structural connections of the nucleus pulposus and the fibrous ring, flaws and gaps in the intervertebral discs can not only abnormally increase the proinflammatory molecule particles from the cells present in the nucleus pulposus and fibronules, but also enable activation and invasion of immune cells. In the dorsal root ganglia, neurotrophins induce pain-related cation channels (eg, acid-sensing ion channel 3 (ASIC3)) and nociceptive nerve fibers It has been reported that it can hyperpolarize the pain nerve fibers by promoting the increase of TRPV1.

이와 같이 추간판으로 인한 요통의 메커니즘과 그 치료책을 위해서는 실험동물모델을 통한 풍부한 연구 성과 및 결과가 절실히 요구된다.In this way, the mechanism and the treatment of back pain caused by the intervertebral disc require an abundant research result and results through experimental animal models.

종래 추간판 탈출증(herniated IVD, SD rats) 모델의 경우, 25G 주사바늘로 L4(요추 4-5번사이) 추간판 천공 후에 수핵 일부분을 적출하여 L4 신경근 및 후근절에 묻히고, 동일한 주사기 바늘을 이용하여 주위 척추를 약간 밀어서 L4 신경근 및 후근절 위치를 변경시키거나 길이가 약간 늘어나게 하는 기계적 자극을 가하여 제조된 바 있고(비특허문헌 1), 추간판 천공 혹은 손상(punctured IVD, SD rats) 동물 모델로서 21G(혹은 직경0.4mm) 주사바늘로 L4 추간판을 천공하여 제조(비특허문헌 2)되었는데, 실제로 실험동물을 이용한 추간판성 요통 모델은 그 유발조건이 까다롭고, 정형화되기 어려우며, 무엇보다도 측정 신뢰도가 높은 스크리닝 방법(통증행동검사)이 존재하지 않고 연구그룹에 따라 상호 충돌하는 행동결과를 포함하고 있다.In the case of conventional herniated IVD (SD rats) model, a portion of the nucleus pulposus was extracted after perforating L4 (between lumbar 4-5) with a 25G injection needle, buried in L4 nerve root and posterior root canal, (L4) nerve root and posterior root canal position, or mechanical stimulation to slightly increase the length (Non-Patent Document 1), 21G (as punctured IVD, SD rats) (Non-Patent Document 2). However, in the case of an intervertebral lumbar vertebral model using an experimental animal, the induction condition is difficult, it is difficult to formulate, and most of all, The method (pain behavior test) does not exist and includes results of mutually clashing behavior depending on the study group.

이러한 이유로는 첫째, 추간판에 대한 기계적 손상 및 화학적 자극이 추간판 변성을 일으킬 수는 있지만, 요통발생을 위한 충분한 조건이 되지 않을 수 있고, 둘째, 사지보행을 하는 실험동물의 특성상 요통으로 인한 행동변화가 적절히 보정(compensation)되어 나타나서 정상동물과 큰 차이를 나타내지 않을 수 있기 때문이다.For these reasons, first, mechanical damage and chemical stimulation to the disc may cause disc degeneration, but it may not be a sufficient condition for back pain. Second, It appears that it is properly compensated and may not show a large difference from normal animals.

이에, 본 발명자들은 추간판으로 인한 요통 동물 모델 제조 시, 단일 추간판을 천공 손상시킨 후, 추간판 수핵을 흡입하여, 종래 방법으로 제조된 추간판으로 인한 요통 동물보다 더욱 신뢰도가 높으면서 효과적인 방법으로 추간판성 요통을 유발할 수 있음에 착안하여 본 발명에 이르렀다.Accordingly, the inventors of the present invention have found that when an animal model of back pain is produced by an intervertebral disc, a single intervertebral disc is punctured and then the inferior disc herniation is inhaled, and the intervertebral disc pain is reduced by a more reliable, So that the present invention has been accomplished.

A morphological and biochemical study of intervertebral disc degeneration induced by percutaneous puncture in rabbits, 최우진, 서울대학교 대학원:의학과(신경외과학전공), 박사학위 논문(2008)Department of Neurosurgery, Department of Neurosurgery, Department of Neurosurgery, Seoul National University, Department of Neurosurgery, Department of Neurosurgery,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 (a) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계; 및The object of the present invention is to (a) drilling lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal; And

(b) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치를 이용하여 흡입하는 단계;를 포함하는 추간판성 요통 모델 동물 제조방법을 제공하는 것이다.(b) sucking the nucleus pulposus in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a sound pressure generator, and a method for manufacturing an intervertebral disc backbone model animal.

또한, (1) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계;(1) perforating lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal;

(2) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치를 이용하여 흡입하는 단계;(2) sucking the pulp in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a sound pressure generator;

(3) 상기 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵이 제거된 실험동물에 통증 치료 후보 물질을 투여하는 단계; 및(3) administering a pain treatment candidate to an experimental animal from which disc harrows have been removed in the lumbar vertebrae 4 and 5; And

(4) 상기 (3) 단계에서 투여된 통증 치료 후보 물질의 치료효과를 측정하는 단계;를 포함하는 추간판성 요통 치료 후보 물질을 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.And (4) measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate administered in the step (3). The present invention also provides a method for screening a candidate for an intervertebral for back pain treatment candidate.

나아가, 상기 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 모델 동물을 제공하는 것이다.
Further, it is an object of the present invention to provide an intervertebral disc backbone model animal which is produced by the above-mentioned production method.

본 발명의 대표적인 일 측면에 따르면,According to an exemplary aspect of the present invention,

(a) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계; 및(a) puncturing lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal; And

(b) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치를 이용하여 흡입하는 단계;를 포함하는 추간판성 요통 모델 동물 제조방법을 제공한다.(b) sucking the nucleus pulposus in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a sound pressure generator.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 천공하는 단계는 실험동물을 배와위 자세로 유지시킨 후, 복부로 접근하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the perforating step is performed by keeping the experimental animal in a stomach and stomach position and then approaching the abdomen.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 수핵 흡입 단계의 음압은 -765 내지 -755 mmHg인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the negative pressure in the sucking step is -765 to -755 mmHg.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 수핵 흡입 단계는 끝이 뭉뚝한 형태의 바늘과 음압 발생 장치를 연결하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the sucking and sucking step is performed by connecting a needle with a blunt end to a negative pressure generating device.

본 발명의 일 구현예에 있어서, (c) 상기 단계 (b)에서 제조된 상기 실험동물은 복부를 봉합한 후, 최소 일주일 이상의 회복시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, (c) the animal prepared in the step (b) further comprises a step of restoring at least one week after sealing the abdomen.

본 발명의 다른 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,

(a) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계;(a) puncturing lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal;

(b) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치를 이용하여 흡입하는 단계;(b) sucking the pulp in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a sound pressure generator;

(c) 상기 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵이 제거된 실험동물에 통증 치료 후보 물질을 투여하는 단계; 및(c) administering a pain treatment candidate to an experimental animal from which the nucleus pulposus has been removed in the lumbar vertebrae 4 and 5; And

(d) 상기 (c) 단계에서 투여된 통증 치료 후보 물질의 치료효과를 측정하는 단계;를 포함하는 추간판성 요통 치료 후보 물질을 스크리닝하는 방법을 제공한다.(d) measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate administered in the step (c).

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 상기 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 제거한 후, 일주일 이후에 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance is performed after one week after removing the nucleus pulposus in the lumbar 4 and 5 lumbar spine of the experimental animal.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 실험동물의 네 발에 대한 체중 부하를 측정하여 비교하는 방법 또는 실험동물의 두발로 서는 행동의 횟수와 지속시간을 측정하여 비교하는 방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance may be a method of measuring the weight load on the quadruple of the experimental animal, or a method of comparing the number of behaviors and duration And comparing the measured values with each other.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 실험동물의 추간판에 기계적 자극을 가하여 신경 흥분성을 조사하는 방법 또는 실험동물의 추간판에 압력 자극을 가하여 신경 흥분성을 조사하는 방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance may include a method of investigating neurotic excitation by applying a mechanical stimulus to an intervertebral disc of an experimental animal, or a method of applying a pressure stimulus to an intervertebral disc of an experimental animal, The method comprising the steps of:

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 모델 동물을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an intervertebral disc model animal produced by the above-described method.

본 발명의 여러 구현예에 따라 제조된 추간판성 요통 모델 동물은 장기간동안 자연 발생적으로 진행되는 추간판 변성을 가속화시키고 추간판성 통증의 유도시기 및 유지시기를 조절하는 장점을 가지고 있으며, 상기 제조된 모델 동물은 기존의 동물모델과 달리 인간의 추간판성 요통을 의태한 증상과 발병 메커니즘을 가지고 있는 것으로 확인되어, 상기 모델 동물은 추간판성 요통의 메커니즘 연구와 추간판성 요통의 치료법 및 치료약의 개발에 유용하게 응용될 수 있다.
The intervertebral disc model animal prepared according to various embodiments of the present invention has an advantage of accelerating disc degeneration naturally occurring for a long period of time and controlling the induction timing and maintenance timing of intervertebral disc pain, Has been found to have a symptom and an onset mechanism of human intervertebral disc back pain unlike the existing animal model, and the model animal is useful for the study of the mechanism of intervertebral disc back pain and the treatment of intervertebral disc disease and the development of therapeutic drug .

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 추간판 요통 모델 동물을 제조한 후, 7일(7D)부터 80일(80D) 동안 네발 각각에 미치는 체중부하(weight load)를 반복적으로 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 추간판 요통 모델 동물이 기계적 자극에 반응하여 나타나는 추간판 감각신경의 단위 시간당 흥분된 활동전위의 최대발사개수(peak spikes per second) 및 역치값(threshold)을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 추간판 요통 모델 동물이 압력자극에 반응하여 나타나는 감각신경의 단위 시간당 흥분된 활동전위의 최대발사개수(peak spikes per second) 및 역치값(threshold)을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
FIG. 1 is a graph showing the result of repeatedly measuring the weight load on each of four paws for 7 days (80D) to 80 days (80D) after preparing the disc back pain model animal according to an embodiment of the present invention FIG.
FIG. 2 is a graph showing the peak spikes per second and the threshold value of the excitatory action potential per unit time of the disc sensory nerve in the disc back pain model animal according to an embodiment of the present invention Fig.
FIG. 3 is a graph showing the results of the peak spikes per second and the threshold value of excited action potential per unit time of the sensory nerve in the disc back pain model animal according to an embodiment of the present invention Fig.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명은 추간판성 요통 모델 동물 제조방법으로서, (a) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계; 및 (b) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치(negative pressure)를 이용하여 흡입하는 단계;를 포함하는 추간판성 요통 모델 동물 제조방법을 제공한다.
The present invention provides a method for producing an intervertebral disc model animal, comprising the steps of: (a) puncturing lumbar vertebrae 4 and 5; And (b) sucking the nucleus pulposus in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a negative pressure generating device.

본 명세서에 있어서, 실험동물이란 추간판성 요통 질환 증상을 갖지 않은 동물을 의미한다. 상기 실험동물은 특별히 한정되는 것은 아니고, 인간을 제외한 어떠한 동물도 가능하며, 바람직하게는 포유동물일 수 있으며, 일 례로 설치류 동물일 수 있고, 보다 구체적으로 랫, 마우스, 모르모트, 햄스터, 토끼, 개 등일 수 있다.
In the present specification, an experimental animal means an animal having no symptoms of intervertebral disc disease. The laboratory animal is not particularly limited and any animal other than human can be used. Preferably, the animal can be a mammal. For example, rodents such as rats, mice, guinea pigs, hamsters, rabbits, dogs And so on.

상기 추간판성 요통(discogenic low back pain) 모델 동물이란, 척추뼈와 척추뼈 사이에 있는 척추에 가해지는 충격을 완화하는 쿠션 역할을 하고 있는 구조물인 추간판이 척추와 척추사이에서 주어지는 힘을 적절히 분산시키면서 운동성을 확보해야 하는데, 정상적 기능을 하지 못해 요추에 통증이 유발된 모델 동물을 의미하며, 추간판성 요통은 자연 발생적으로는 일어나지 않는 증상으로 급성 혹은 만성적 통증을 의미하고, 본 발명의 추간판성 요통 모델 동물을 통해 살아있는 상태에서 통증 행동 및 신경 흥분의 활동성이 실시간으로 관찰 가능하다.
The discogenic low back pain model animal is an intervertebral disc that serves as a cushion for relieving the impact on the vertebrae between the vertebrae and the vertebrae by appropriately dispersing the force between the vertebrae and the vertebrae The lumbar spine is a symptom that does not occur spontaneously, which means acute or chronic pain, and the disc-like back pain model of the present invention The activity of painful behavior and nervous excitability can be observed in real time through living animals.

한편, 추간판성 요통은 병태생리적 기전에 의해 장기간동안 자연발생적으로 나타나는 추간판성 변성(degeneration)과는 전혀 다르다고 볼 수 있는데, 추간판성 요통은 추간판에 직접적으로 연결된 신경 및 주변 신경까지도 함께 이해해야 한다.
In addition, disc lumbar disc herniation is different from degeneration which occurs spontaneously for a long time due to pathological physiological mechanism. Disc lumbar disc herniation should also understand the nerve and peripheral nerves directly connected to the disc.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 천공하는 단계는 실험동물을 배와위 자세로 유지시킨 후, 복부로 접근하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the perforating step is performed by keeping the experimental animal in a stomach and stomach position and then approaching the abdomen.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 과정은 실험동물을 마취시킨 후, 실험동물의 복부 접근(배와위 자세, supine position)을 통해 추간판 주변을 주행하는 신경 손상 없이, 최소 근육을 제거하고 추간판을 노출시켜 천공하는 방법으로 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the process of puncturing the lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal is performed by anesthetizing the experimental animal, and then performing an abdominal approach (abdomen, supine position, supine position) Without any damage to the nerves running through the muscle, and removing the minimal muscles and exposing the intervertebral disc.

이때, 추간판과 연결된 신경 손상을 피하기 위해서 광학현미경을 통해 직접 눈으로 관찰하면서 추간판 천공 과정이 수행된다.At this time, disc herniation is performed by observing with eyes directly through an optical microscope to avoid nerve damage to the disc.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 수핵 흡입 단계의 음압은 -800 내지 -700 mmHg인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the negative pressure of the sucking step is -800 to -700 mmHg.

상기 추간판성 요통 모델 동물 제조방법의 수핵을 흡입 과정은 -765 내지 -755 mmHg 음압(negative pressure)을 유지한 상태로 수행되는 것이 바람직한데, 가장 바람직하게는 1 대기압(760 mmHg)을 기준으로 -760 mmHg로 음압을 고정시킬 수 있다.The inhalation process of the recipient of the intervertebral disc backbone model animal manufacturing method is preferably carried out in a state where the negative pressure is maintained at -765 to -755 mmHg, and most preferably at 1 atmospheric pressure (760 mmHg) The negative pressure can be fixed at 760 mmHg.

경험적으로 -760 mmHg 보다 적은 음압은 추간판내 수핵을 흡입할 때 시간이 오래 걸리고 수핵 흡입 효율성이 떨어지는 문제가 있고, -760 mmHg보다 더 큰 강한 음압은 추간판 수핵 흡입과정 동안 추간판 자체 혹은 섬유륜에 불필요한 손상을 주는 문제점이 있다.Empirically, a sound pressure of less than -760 mmHg is time consuming and ineffective in inhalation of the pulmonary tuberosus, and strong sound pressure greater than -760 mmHg is an unnecessary injury to the disc itself or fibrous ring during the inhalation of the disc .

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 수핵 흡입 단계는 끝이 뭉뚝한 형태의 바늘과 음압 발생 장치를 연결하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the sucking and sucking step is performed by connecting a needle with a blunt end to a negative pressure generating device.

한편, 상기 흡입 과정 수행 시 사용되는 바늘은 끝이 뭉뚝한 형태의 바늘을 음압 발생 장치와 연결하여 사용하는데, 끝이 뾰족한 바늘을 사용하거나, 종래 많이 사용하고 있는 주사기 실린더를 사용하게 되면, 섬유륜 외에 주위 조직이나 골막 등에 과도한 자극을 주어 주위 조직을 변화시키거나, 수핵을 흡입하는데 시간이 오래 걸리게 하거나 효율성을 떨어뜨린다.Meanwhile, when a needle having a sharp end is used in connection with a negative pressure generator, the needle used in performing the suction process is used. When a sharp needle is used or a syringe cylinder which is conventionally used is used, Excessive stimulation to the surrounding tissues or periosteum may change the surrounding tissue, or it may take a long time to inhale the nucleus pulposus or decrease the efficiency.

특히, 끝이 뭉뚝한 형태의 바늘을 음압 발생 장치와 연결하여 사용하는 것은 종래의 주사기 끝은 뾰족하여 구멍을 쉽게 내기에 적합하지만, 섬유륜에 상처를 주고 섬유륜을 뚫고 나가서 주위조직, 골막 및 주위신경에 자극을 줄 수 있고, 이는 추간판성 요통이 추간판 변성 자체보다는 뚫린 구멍을 통해 흘러나간 일부 추간판 수핵 혹은 주사바늘로 인한 추간판 주위 조직 자극으로부터 나타날 수 있다.
In particular, the use of a pinhole-shaped needle in connection with a sound pressure generator is suitable for easily puncturing the hole of a conventional syringe tip. However, since the syringe is wound to the femur and penetrates the femur, , Which may arise from tissue stimulation around the intervertebral disc due to some disc herniation or needles draining through the perforated hole rather than disc degeneration itself.

본 발명의 일 구현예에 있어서, (c) 상기 단계 (b)에서 제조된 상기 실험동물은 복부를 봉합한 후, 최소 일주일 이상의 회복시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, (c) the animal prepared in the step (b) further comprises a step of restoring at least one week after sealing the abdomen.

본 발명에 따른 실험동물은 다시 절개된 복부를 봉합하고, 상처치료를 수행한 후, 마취에서 회복될 때까지 또는 마취에서 회복된 후 일정 시간 동안 상기 실험동물을 사육하기 위한 최적 조건 또는 상기 실험동물에 적합한 조건에서 안정을 취하게 할 수 있다.The experimental animals according to the present invention can be used for the purpose of breeding the experimental animals for a certain period of time after suturing the incised abdomens, performing wound healing, recovering from anesthesia or recovering from anesthesia, It is possible to obtain stability under the conditions suitable for the above.

바람직하게는 최소 일주일 이상의 시간동안 회복시켜야지만, 수술부위에 의한 통증요소를 배체시킬 수 있다.
Preferably for a period of at least a week, but it is possible to dispel a pain component due to the surgical site.

본 발명의 다른 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,

(a) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계;(a) puncturing lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal;

(b) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치를 이용하여 흡입하는 단계;(b) sucking the pulp in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a sound pressure generator;

(c) 상기 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵이 제거된 실험동물에 통증 치료 후보 물질을 투여하는 단계; 및(c) administering a pain treatment candidate to an experimental animal from which the nucleus pulposus has been removed in the lumbar vertebrae 4 and 5; And

(d) 상기 (c) 단계에서 투여된 통증 치료 후보 물질의 치료효과를 측정하는 단계;를 포함하는 추간판성 요통 치료 후보 물질을 스크리닝하는 방법이 개시된다.
(d) measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate administered in the step (c), and a method of screening a candidate for an intervertebral for back pain treatment candidate.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 상기 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 제거한 후, 일주일 이후에 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance is performed after one week after removing the nucleus pulposus in the lumbar 4 and 5 lumbar spine of the experimental animal.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 실험동물의 네 발에 대한 체중 부하를 측정하여 비교하는 방법 또는 실험동물의 두발로 서는 행동의 횟수와 지속시간을 측정하여 비교하는 방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance may be a method of measuring the weight load on the quadruple of the experimental animal, or a method of comparing the number of behaviors and duration And comparing the measured values with each other.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 실험동물의 추간판에 기계적 자극을 가하여 신경 흥분성을 조사하는 방법 또는 실험동물의 추간판에 압력 자극을 가하여 신경 흥분성을 조사하는 방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.
In one embodiment of the present invention, the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance may include a method of investigating neurotic excitation by applying a mechanical stimulus to an intervertebral disc of an experimental animal, or a method of applying a pressure stimulus to an intervertebral disc of an experimental animal, The method comprising the steps of:

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 모델 동물이 개시된다.According to another aspect of the present invention, an intervertebral disc backbone model animal produced by the above-described manufacturing method is disclosed.

본 발명의 추간판성 요통 모델 동물은 장기간동안 자연 발생적으로 진행되는 추간판 변성을 가속화시키고 급성 혹은 만성적 통증을 가진 환자군에서 확인되는 증상과 유사할 뿐만 아니라, 통증의 유도시기 및 유지시기에 대한 연구가 가능하므로, 상기 제조된 모델 동물은 기존의 동물모델과 달리 인간의 추간판성 요통을 의태한 증상과 발병 메커니즘을 가지고 있는 것으로 확인되어, 상기 모델 동물은 추간판성 요통의 메커니즘 연구와 추간판성 요통의 치료법 및 치료약의 개발에 유용하게 응용될 수 있다.
The intervertebral disc model animal of the present invention accelerates spontaneous disc degeneration over a long period of time and is similar to the symptoms found in patients with acute or chronic pain, Therefore, the model animal prepared above has been found to have a symptom and an onset mechanism of human intervertebral disc back pain unlike the existing animal model. Therefore, the model animal has been studied as a mechanism of intervertebral disc back pain, It can be usefully applied to the development of therapeutic drugs.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the scope and content of the present invention can not be construed to be limited or limited by the following Examples. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. It is natural that it belongs to the claims.

실험동물 및 사육방법Experimental animals and breeding methods

실험에 사용된 실험동물은 300 내지 350g의 수컷 Sprague-Dawley 쥐(Sprague-Dawley rat, 고려대학교 의과대학 동물실험센터, 대한민국)로 수행하였으며, 동물실험 수험과정은 고려대학교 동물실험윤리위원회(승인번호: KUIACUC-20131104-2)의 승인하에 NIH(NIH publication No.86-23, revised 1985) 동물실험 기준을 준수하였다.The experimental animals used were Sprague-Dawley rats (Korean Animal Research Center, Korea University, Korea) at 300-350g, and the animal experimentation procedure was conducted by Korea University Animal Experimental Ethics Committee : NIH publication No. 86-23, revised 1985) under the approval of KUIACUC-20131104-2.

실험동물은 12시간 간격의 명암주기, 20 내지 25 ℃의 온도조건 및 40 내지 60%의 습도조건으로 이루어진 표준조건을 유지하면서 사육하였고, 동물의 사료와 물은 실험기간 동안 상시로 섭취할 수 있게 하였다.
Experimental animals were maintained in a standard condition consisting of a 12-hour light-dark cycle, a temperature condition of 20 to 25 DEG C and a humidity condition of 40 to 60%, and animal feed and water were continuously supplied Respectively.

실시예 1: 추간판성 요통 모델(이하, PUNCT) 제조Example 1: Preparation of an intervertebral disc low back pain model (hereinafter referred to as PUNCT)

흰 쥐의 체온을 37 ℃로 정상적으로 유지시키는 가운데 케타민(80-100 mg/kg)과 자일라진(5-10 mg/kg)으로 마취를 유도하였다. 복부 접근(배와위 자세, supine position)을 통하여 내장을 생리 식염수로 적셔진 멸균거즈로 둘러싼 후 한쪽 편으로 걷어낸 후, 추간판 주변을 주행하는 신경 손상 없이 최소의 근육을 제거하고 추간판을 노출시켰다.Anesthesia was induced with ketamine (80-100 mg / kg) and xylazine (5-10 mg / kg) while body temperature of white rats was maintained at 37 ° C. The internal organs were surrounded by sterile gauze soaked with physiological saline through the abdominal approach (abdomen, supine position, supine position) and then rolled to one side, and the minimal muscle was removed without nerve damage running around the disc and the disc was exposed .

요추 2, 3, 6번과 천추 1번 추간판은 제외하고, 요추 L4와 L5 추간판만을 광학현미경을 통해 직접 눈으로 관찰하면서 22G 주사바늘(끝이 뾰족한 주사바늘 사용)로 천공한 후, 음압(negative pressure)을 발생시키는 장치(CW-300, CHANG WOO)를 사용하여 -760 mmHg 음압을 유지한 상태로 추간판 수핵을 흡입하고, 그 후 빠른 시간 안에 복부를 봉합하였다.After lumbar spine L4 and L5 intervertebral discs were visually observed through an optical microscope, they were punctured with a 22G injection needle (using a pointed needle), except for lumbar spine 2, 3, 6, (CW-300, CHANG WOO) was used to inhale the disc herniation with a sound pressure of -760 mmHg, and then the abdomen was sutured within a short time.

이때, 추간판 내 수핵을 흡입할 때에는 주사바늘 끝을 마모하여 뭉뚝한 상태로 음압 발생기와 연결하여 사용하였다.At this time, when sucking the disc in the intervertebral disc, the tip of the injection needle was worn and connected to the negative pressure generator in a blunt state.

수술 후 7일 동안 회복하는 시간을 주었다.
He gave time to recover for 7 days after surgery.

한편, 대조군(SHAM)으로는 복부만 절개되고, 요추 2, 3, 4, 5, 6번 천추 1번 추간판이 정상인 쥐를 사용하였고, 무처리군(NORMAL)으로는 복부절개 없이 추간판도 정상인 쥐를 사용하였다.
In the control group (SHAM), only the abdomen was incised and the lumbar vertebrae 2, 3, 4, 5, and 6 were used as the normal discs. In the non-treated group, Were used.

실험예 1: 추간판성 요통 모델의 통증관련 행동 측정Experimental Example 1: Measurement of pain-related behaviors of the disc-like back pain model

(1) 네 발에 대한 체중 부하(weight load) 측정(1) Measurement of weight load on four feet

본 발명자에 의해 개발된 행동 평가 장치(US6629056 B2)를 이용하여 보행 시에 발에 전달되는 체중부하를 이용한 측정 장치로 자유롭게 걷는 상황에서 통증을 측정하였다.The behavior evaluation apparatus (US6629056 B2) developed by the present inventor was used to measure pain in a walking state with a measuring apparatus using a weight load transmitted to the feet when walking.

실험 장치는 아크릴로 제작된 출발지와 통로 그리고 도착지로 구성되어 있는데 통로의 발판은 무게 감지 센서인 로드셀(Dana load cell, working range 0-1000g, Dana load cell LTD., Korea)를 부착하여 각 발판에 부하 되는 무게를 기록하였다. 발판 밑에 부착된 각각의 로드셀은 증폭기(DN-AM300, Dana load cell LTD.)와 디지털 변환기(1716, Dana load cell LTD.)를 통해 컴퓨터로 전송하고 자체 제작한 소프트웨어(WBT, Korea)에 의해서 시간 축을 가지는 무게의 변화곡선을 확인하고 분석하였다.
The experimental apparatus consisted of the origin, the passage, and the destination made of acrylic. The footrest of the passage was attached to a load cell (Dana load cell, working range 0-1000 g, Dana load cell LTD., Korea) The weight being loaded was recorded. Each load cell attached to the bottom of the scaffold is transferred to a computer via an amplifier (DN-AM300, Dana load cell LTD.) And a digital converter (1716, Dana load cell LTD.), The change curve of the weight with the axis was confirmed and analyzed.

추간판 천공 전에 모든 실험동물들은 격리된 방과 측정 장치 안에서 환경적응(habituation)시키고, 천공 전 3일(-3D)과 1일(-1D) 2회 baseline 값을 추출하였다. 체중부하 검사는 측정 장치의 출발지에서 도착지까지 5-6회 통과시키고, 앞발(left and right front limb)과 뒷발(left and right hind limb)에 실리는 모든 체중부하(g)를 기록하였다. 각 발에서 추출된 체중 부하를 체중으로 나눈 퍼센트(%)를 이용하여 측정값을 비교 분석하였다.Before disc herniation, all animals were habituated to the environment in an isolated room and measuring device, and baseline values were obtained 3 days (-3D) and 1 day (-1D) before puncture. The weight load test was carried out 5-6 times from the start to the end of the measuring device and all weight bearing loads (g) on the left and right front limb and the left and right hind limb were recorded. Percentage (%) of body weight extracted from each foot was compared and analyzed.

추가 분석을 위해 짝지어진 각 발의 평균을 사용하여 분석한 방법은 다음과 같다:The analysis using the mean of each foot pair for further analysis is as follows:

a. FRONT-HIND(왼쪽오른쪽 뒷발 평균-(빼기)왼쪽 오른쪽 앞발 평균) a. FRONT-HIND (left right hind paw mean - (subtract) left right fore front average)

b. RIGHT-LEFT(왼쪽 앞뒷발 평균-(빼기)오른쪽 앞뒷발 평균) b. RIGHT-LEFT (left front foot average - (minus) right front front foot average)

c. CROSSING(왼쪽 앞발 오른쪽 뒷발 평균-(빼기)오른쪽 앞발과 왼쪽 뒷발의 평균).
c. CROSSING (left front leg right hind leg average - (subtract) average of right forelimb and left hind leg).

실험결과에서 통증행동의 개별지표들 및 기계적 자극(혹은 압력자극)으로 흥분된 활동전위의 최대발사개수와 역치값에 대한 집단 간의 통계적 유의미성은 1차원 분산 분석(One-way ANOVA)과 Tukey 사후검정을 이용하여 변별하였다. 모든 측정된 데이터와 관련해서, p < 0.05 을 기준으로 적용하였다.
One-way ANOVA and Tukey post-test were used for statistical significance of the maximum number of firing and threshold values of excited action potentials by individual indicators of pain behavior and mechanical stimuli (or pressure stimuli) Respectively. With respect to all measured data, p <0.05 was applied as a criterion.

도 1에 나타낸 바와 같이, 천공 및 수핵 흡입을 한 후 7일(7D)부터 80일(80D) 동안 네발 각각에 미치는 체중부하(weight load)를 반복적으로 측정한 결과, 통제집단들(naive 및 sham)은 RIGHT-LEFT 및 CROSSING LIMBS의 차이를 보이지 않고, HIND-FRONT LIMBS에서 앞발보다 뒷발에 비중이 약 12-13% 정도가 더 큰 상태에서 보행하는 행동경향을 보였다. As shown in Fig. 1, the weight load on each of the four feet was measured repeatedly from 7 days (7D) to 80 days (80D) after perforation and sucking, and as a result, the control groups (naive and sham ) Did not show the difference between RIGHT-LEFT and CROSSING LIMBS, and showed a tendency to walk in the HIND-FRONT LIMBS when the specific gravity was about 12-13% greater in the hind paw than in the paw.

한편, 추간판 천공집단(실시예 1)은 통제집단들과 유사하게 RIGHT-LEFT 및 CROSSING LIMBS는 변동이 보이지 않았지만, HIND-FRONT LIMBS에서는 앞발과 뒷발의 비중 차이가 거의 사라지는 보행을 보였다.On the other hand, in the disc herniation group (Example 1), RIGHT-LEFT and CROSSING LIMBS did not show any change similar to the control groups, but HIND-FRONT LIMBS showed a gait that the difference in the specific gravity between the forelimb and hind pals almost disappeared.

이런 '앞발 의존성 보행' 특징은 천공 후 7일부터 42일 동안 나타나다가 점차 정상보행으로 회복되었다(PUNCT 및 naive, 7D, p < 0.01, 10D, p < 0.01, 14D, p < 0.01, 21D, p < 0.01, 28D, p < 0.01, 35D, p < 0.01, 42D, p < 0.01; PUNCT 및 sham, 7D, p < 0.01, 10D, p < 0.01, 14D, p < 0.01, 21D, p < 0.01, 28D, p < 0.01, 35D, p < 0.01, 42D, p < 0.01) (도 1B 참고).
(PUNCT and naive, 7D, p <0.01, 10D, p <0.01, 14D, p <0.01, 21D, p <0.01) <0.01, 28D, p <0.01 , 35D, p <0.01, 42D, p <0.01; PUNCT and sham, 7D, p <0.01, 10D, p <0.01, 14D, p <0.01, 21D, p <0.01, 28D , p < 0.01, 35D, p < 0.01, 42D, p < 0.01).

(2) 뒷다리 두발로 서기(rearing)(2) Rearing of the hind legs.

흰 쥐를 격리된 방에 설치한 투명한 아크릴 벽으로 둘러싸인 원형 공간(지름 80 cm)안에서 자유롭게 탐색할 수 있는 시간(10 min)을 주고 난 뒤, 뒷다리 두발로 서기 행동의 총 횟수와 총 지속시간을 초시계를 이용하여 직접(manually) 측정하였다. 추가적 분석을 위해 1회 평균지속시간(총 지속시간/총 횟수)을 사용하여 비교하였다.
After giving a white mouse a free time (10 min) in a circular space (80 cm in diameter) surrounded by a transparent acrylic wall in an isolated room, the total number of times and total duration Manually measured using a stopwatch. For further analysis, the average duration (total duration / total count) was used to compare.

도 1에서와 같이 천공 후 7일부터 80일까지 반복해서 측정된 결과는, 통제집단들과 비교해서 추간판 천공 집단은 일정한 관찰시간 동안(10분) 총 지속시간, 총 횟수, 1회 평균 지속시간(총 지속시간/총 횟수)이 현저하게 떨어지는 현상이 지속되었다(PUNCT 및 naive, 총 지속지간, 7D, p < 0.01, 14D, p < 0.01, 35D, p < 0.05, 60D, p < 0.01, 80D, p < 0.01; 총 횟수, 7D, p < 0.01, 14D, p < 0.05, 35D, p < 0.05, 80D, p < 0.01;1회 평균지속시간, 14D, p < 0.01, 21D, p < 0.05; PUNCT 및 sham; 총 지속지간, 14D, p < 0.01, 35D, p < 0.01, 80D, p < 0.05; 총 횟수, 14D, p < 0.01, 21D, p < 0.05, 35D, p < 0.01; 1회 평균지속 시간, 14D, p < 0.01, 42D, p < 0.05) (도1 C).
As shown in FIG. 1, the results of repeated measurements from 7 days to 80 days after puncture were compared with the control groups, and the intervertebral puncture group showed the total duration, the total number of times, the average duration of one time (PUNCT and naive, total duration, 7D, p <0.01, 14D, p <0.01, 35D, p <0.05, 60D, p <0.01, 80D , p <0.01; total number of times, 7D, p <0.01, 14D , p <0.05, 35D, p <0.05, 80D, p <0.01; 1 times the average duration, 14D, p <0.01, 21D , p <0.05; PUNCT and sham; average once; total duration span, 14D, p <0.01, 35D , p <0.01, 80D, p <0.05; total number of times, 14D, p <0.01, 21D , p <0.05, 35D, p <0.01 Duration, 14D, p < 0.01, 42D, p < 0.05) (Fig.

실험예 2: 생체조건의 전기 생리학적 방법으로 단일 감각신경의 흥분성 측정Experimental Example 2: Excitation measurement of single sensory nerve by electrophysiological method in living condition

흰 쥐를 Urethane(1ml/200g)으로 마취 시킨 뒤, 기도확보를 위해 기관 삽관을 시행하고 수술 중 수액과 마취제의 주입이 용이하도록 피부정맥에 폴리에틸렌 튜브(polyethylene tube)를 삽입했다.The white rats were anesthetized with Urethane (1ml / 200g), followed by tracheal intubation to ensure airway, and a polyethylene tube was inserted into the skin vein to facilitate injection of sap and anesthetic during surgery.

수술 중 혈압 감시를 위하여 좌측 경동맥에 폴리에틸렌 튜브를 삽입하여 압력전달기(WPI, model BP-1, USA)를 통하여 연속적으로 감시 기록하고, 체온 유지를 위하여 식도 내 온도를 측정하여 항온 통제기에 연결하여 체온을 37 ℃로 유지시켰다.In order to monitor blood pressure during surgery, a polyethylene tube was inserted into the left carotid artery and monitored continuously through a pressure transducer (WPI, model BP-1, USA), and the temperature in the esophagus was measured to maintain the body temperature. The body temperature was maintained at 37 占 폚.

근육운동으로 인하여 기록전극에 발생할 수 있는 노이즈를 제거하기 위하여 근이완제를 일정시간에 주입하여 신경-근 접합부를 차단하고, 호기 끝의 탄산가스분압(End exporatory carbon dioxide)을 4.0 vol%로 유지시켰다. In order to remove the noise that may occur in the recording electrode due to muscle movement, muscle relaxant was injected at a certain time to block the nerve-muscle connection, and the end exporatory carbon dioxide was maintained at 4.0 vol%.

추간판에 연결되어 있다고 알려져 있는 구심성 섬유 중 척추주위 교감신경줄기 중의 단일 신경섬유를 백금선 위에 올려놓았다. 증폭기(DAM 80, WPI)를 이용하여 10000-20000배 증폭된 활동전위를 계속적으로 오실로스코프로 모니터링 하며, 증폭된 활동전위는 A/D converter(CED1401, England)에서 디지털 신호로 변환되어 컴퓨터의 소프트웨어(spike2)에서 실시간으로 기록되고 분석되었다.Among the afferent fibers known to be connected to the intervertebral disc, single nerve fibers in the sympathetic nerves around the vertebrae were placed on the platinum line. The amplified action potential is continuously monitored by an oscilloscope using an amplifier (DAM 80, WPI), and the amplified action potential is converted into a digital signal by an A / D converter (CED1401, England) spike2) in real time.

(1) 추간판에 기계적 자극(von Frey filaments)을 가했을 때의 신경 흥분성 조사(1) Neuro-excitability investigation when mechanical stimuli (von Frey filaments) were applied to the intervertebral disc

추간판에 대한 기계적 자극으로는 본프레이 필라멘트(0.4, 0.6, 1, 2, 4, 6, 10, 26g; 자극간 간격: 30-40sec)를 사용하였고, 기계적 자극에 반응하여 나타나는 추간판 감각신경의 단위 시간당 흥분된 활동전위의 최대발사개수(peak spikes per second) 및 역치값(threshold)을 조사하였다.
The mechanical stimuli were used as the mechanical stimuli (0.4, 0.6, 1, 2, 4, 6, 10, and 26 g; interstimulus interval: 30-40 sec) and the intervertebral disc sensory nerve units The peak spikes per second and the threshold value of the excited action potential per hour were investigated.

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기계적 자극강도(0.4-26 g)에 따른 활동 전위가 천공 요추 추간판 집단(천공 후 35일째, 35D PUNCT)이 통제집단들(sham 및 naive)보다 더욱 뚜렷하게 증가되는 경향을 보였다(도 2 A, B).As a result, as shown in Fig. 2, the action potential according to the mechanical stimulus intensity (0.4-26 g) was significantly more pronounced than the control groups (sham and naive) in the perforated lumbar intervertebral disc group (35 days after puncture, 35D PUNCT) (Figs. 2A and 2B).

기계적 자극에 반응하는 역치에서는 집단간의 유의미한 차이를 보이지 않았지만, 자극-감각신경 반응곡선에서 35D PUNCT이 통제 집단들과 비교해서 주어진 자극수준에서 더 큰 활동전위 반응양상을 보였다(35D PUNCT 및 naive, 1g, p < 0.05, 2g, p < 0.05, 6g, p < 0.05, 26g, p < 0.05; 35D PUNCT 및 sham, 1g, p < 0.05, 2g, p < 0.05, 6g, p < 0.05, 10g, p < 0.05, 26g, p < 0.01)(도 2 B). 집단별로 추간판조직 내 전기 자극을 통해 얻은 감각신경의 전도속도(CV)는 일부분은 C-신경섬유(CV < 3 m/s)로 다른 일부분은 Aδ-신경섬유(3 < CV < 20 m/s)로 나타났다(도 2 C).
In the stimulus-sensory neuron response curve, 35D PUNCT showed a greater activity potential response pattern at a given stimulus level compared to control groups (35D PUNCT and naive, 1g , p <0.05, 2g, p <0.05, 6g, p <0.05, 26g, p <0.05; 35D PUNCT and sham, 1g, p <0.05, 2g, p <0.05, 6g, p <0.05, 10g, p < 0.05, 26g, p < 0.01) (Fig. 2B). The conduction velocity (CV) of sensory nerves obtained from the electrical stimulation in the intervertebral disc tissue by the group is C-nerve fiber (CV <3 m / s) and the other part is Aδ-nerve fiber (3 <CV <20 m / s ) (Fig. 2C).

(2) 추간판 내 압력자극(intradiscal pressure)을 가했을 때의 신경 흥분성 조사(2) Nerve excitability when applied intradiscal pressure in the intervertebral disc

추간판에 대한 압력은 매 실험마다 압력센서의 수치를 PRSIM Pressure Stimulator(WPI, calibrator)로 교정(calibration) 후, 23G 주사바늘과 식염수가 채워진 튜빙을 통해 추간판 내 압력자극(100, 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 mmHg; 자극 지속시간: 10 sec; 자극간 간격: 70 sec)이 전달되었다. 측정 수치는 압력자극에 반응하여 나타나는 감각신경의 단위 시간당 흥분된 활동전위의 최대발사개수(peak spikes per second) 및 역치값(threshold)을 조사하였다.
The pressure on the intervertebral discs was calibrated with a PRSIM pressure stimulator (WPI, calibrator) for each experiment, and pressure stimulation in the intervertebral discs (100, 500, 1000, 1500) via a 23G needle and saline- , 2000, 2500, 3000 mmHg; duration of stimulation: 10 sec; interval between stimulations: 70 sec). The measured values were the peak spikes per second and the threshold value of the excited action potential per unit time of the sensory nerve in response to the pressure stimulus.

실시예에 대한 결과로서, 주사기 실린지(5 ml)와 튜빙으로 연결된 23G 주사바늘로 요추 추간판에 삽입 후 식염수(saline) 주입을 통해 추간판 내 압력이 증가하면(100, 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 mmHg; 자극시간-10sec; 자극간격-70sec), 추간판과 연결된 감각신경의 단위시간당 발화개수가 증가하였다(도 3A). 압력자극-반응곡선의 경우에서 천공 요추 추간판 집단(천공 후 35일째, 35D PUNCT; 천공 후 14일째, 14D PUNCT)은 통제집단들(naive 및 sham)과 비교했을 때, 동일한 일련의 압력자극의 세기에 따른 활동전위 개수는 더욱 뚜렷하게 증가하는 현상을 보였다(35D PUNCT 및 naive, 2000 mmHg, p < 0.05, 2500 mmHg, p < 0.01, 3000 mmHg, p < 0.05; 35D PUNCT 및 sham, 2000 mmHg, p < 0.05, 2500 mmHg, p < 0.01, 3000 mmHg, p < 0.05; 14D PUNCT 및 naive, 2500 mmHg, p < 0.05; 14D PUNCT 및 sham, 1500 mmHg, p < 0.05, 2500 mmHg, p < 0.05)(도 3B left). 또한, 압력 자극에 대한 역치값에서도 35D 및 14D PUNCT이 통제집단들 보다 더 낮은 수준을 보였다(35D PUNCT 및 sham, p < 0.05; 14D PUNCT 및 naive, p < 0.01, 14D PUNCT 및 sham, p < 0.01)(도 3 B right). 그러나 35D 및 14D PUNCT 상호간의 비교에 있어서 압력자극-반응곡선 및 역치값은 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다.
As a result of the example, when the pressure in the intervertebral disc is increased (100, 500, 1000, 1500, 2000) by saline injection after inserting into the lumbar intervertebral disc with a 23 G needle connected with a syringe syringe (5 ml) , 2500, 3000 mmHg; stimulation time-10 sec; stimulation interval -70 sec), and the number of sensory nerves connected to the intervertebral disc increased per unit time (FIG. 3A). In the case of pressure stimulus-response curves, a group of perforated lumbar intervertebral discs (35 days after puncture, 35D PUNCT, 14 days after puncture, 14D PUNCT) (35D PUNCT and naive, 2000 mmHg, p <0.05, 2500 mmHg, p <0.01, 3000 mmHg, p <0.05; 35D PUNCT and sham, 2000 mmHg, p < 0.05, 2500 mmHg, p <0.01 , 3000 mmHg, p <0.05; 14D PUNCT and naive, 2500 mmHg, p <0.05 ; 14D PUNCT and sham, 1500 mmHg, p <0.05 , 2500 mmHg, p <0.05) ( Figure 3B left). In addition, 35D and 14D PUNCT were lower than the control group (35D PUNCT and sham, p <0.05; 14D PUNCT and naive, p <0.01, 14D PUNCT and sham, p <0.01 (Fig. 3B right). However, in the comparison between 35D and 14D PUNCT, the pressure stimulus-response curves and threshold values did not show statistically significant differences.

Claims (10)

(a) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계; 및
(b) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치를 이용하여 흡입하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 단계는 끝이 뭉뚝한 형태의 바늘과 음압 발생 장치를 연결하여 수행되고,
상기 음압 발생 장치의 음압은 -765 내지 -755 mmHg인 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 모델 동물 제조방법.
(a) puncturing lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal; And
(b) sucking the nucleus pulposus in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a sound pressure generator,
The step (b) is performed by connecting a needle with a blunt end to a negative pressure generator,
Wherein the negative pressure of the negative pressure generating device is from -765 to -755 mmHg.
제1항에 있어서, 상기 천공하는 단계는 실험동물을 배와위 자세로 유지시킨 후, 복부로 접근하여 수행되는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 모델 동물 제조방법.
[2] The method according to claim 1, wherein the puncturing step is performed by keeping the experimental animal in a stomach and stomach position and then approaching the abdomen.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, (c) 상기 단계 (b)에서 제조된 상기 실험동물은 복부를 봉합한 후, 최소 일주일 이상의 회복시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 모델 동물 제조방법.
2. The method according to claim 1, wherein (c) the animal prepared in step (b) further comprises at least one week of restoration after sealing the abdomen.
(a) 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판을 천공하는 단계; 및
(b) 상기 천공된 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 음압 발생 장치를 이용하여 흡입하는 단계;
(c) 상기 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵이 제거된 실험동물에 통증 치료 후보 물질을 투여하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계에서 투여된 통증 치료 후보 물질의 치료효과를 측정하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 흡입하는 단계는 끝이 뭉뚝한 형태의 바늘과 음압 발생 장치를 연결하여 수행되고,
상기 음압 발생 장치의 음압은 -765 내지 -755 mmHg인 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 치료 후보 물질을 스크리닝하는 방법.
(a) puncturing lumbar 4 and 5 lumbar vertebrae of an experimental animal; And
(b) sucking the pulp in the perforated lumbar vertebrae 4 and 5 using a sound pressure generator;
(c) administering a pain treatment candidate to an experimental animal from which the nucleus pulposus has been removed in the lumbar vertebrae 4 and 5; And
(d) measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate administered in step (c)
The step (b) is performed by connecting a needle with a blunt end to a negative pressure generating device,
Wherein the negative pressure of the negative pressure generator is from -765 to -755 mmHg.
제6항에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 상기 실험동물의 요추 4번 및 5번 추간판 내의 수핵을 제거한 후, 일주일 이후에 수행하는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 치료 후보 물질을 스크리닝하는 방법.
[7] The method according to claim 6, wherein the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance is performed after one week after removing the nucleus pulposus in the lumbar vertebrae 4 and 5 of the lumbar vertebrae A method for screening a substance.
제6항에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 실험동물의 네 발에 대한 체중 부하를 측정하여 비교하는 방법 또는 실험동물의 두발로 서는 행동의 횟수와 지속시간을 측정하여 비교하는 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 치료 후보 물질을 스크리닝하는 방법.
[7] The method according to claim 6, wherein the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate comprises measuring a weight load on four feet of an experimental animal or comparing the number and duration of an action with the hair of an experimental animal, Wherein said method comprises the steps of:
제6항에 있어서, 상기 통증 치료 후보 물질의 치료 효과를 측정하는 단계는 실험동물의 추간판에 기계적 자극을 가하여 신경 흥분성을 조사하는 방법 또는 실험동물의 추간판에 압력 자극을 가하여 신경 흥분성을 조사하는 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 치료 후보 물질을 스크리닝하는 방법.
[7] The method according to claim 6, wherein the step of measuring the therapeutic effect of the pain treatment candidate substance comprises the steps of: applying a mechanical stimulus to an intervertebral disc of an experimental animal to investigate neural excitability; or applying a pressure stimulus to an intervertebral disc of an experimental animal The method comprising the steps of:
제1항 내지 제2항 및 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 추간판성 요통 모델 동물.5. An intervertebral disc model animal produced by the method of any one of claims 1 to 5.
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