대한중환자의학회

안녕하세요. 먼저 이번 KSCCM-ACCC 2023에서 연구를 발표할 수 있는 기회를 주신 대한중환자의학회 분들과 연구를 지원해주신 여러 교수님들과 연구원분들께 감사의 말씀드립니다. 본 연구는 급성 신손상 (AKI)에서의 미세순환 (Microcirculation)의 변화를 직접 눈으로 관찰하기 위해서 생체내 영상기술 (Intravital imaging)을 활용해서 진행한 연구입니다.

급성 신손상 (AKI)에서 신장의 미세순환 (Microcirculation)의 역할은 중요하다고 알려져 있으나, 실제 미세순환의 악화기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않은 부분들이 많습니다. 그 중에서도 신장 사구체 (Glomerulus)의 수출세동맥 (efferent arteriole)과 정맥 (venous system)을 연결하는 세관주위 모세혈관 (Peritubular capillary system)은 세관에 산소와 영양분을 공급하고, 수액과 전해질 균형을 유지하는 등의 신장에서의 핵심적인 역할을 함에도 불구하고, 세관주위 미세순환 (Peritubular microcirculation)에 대해서는 잘 밝혀져 있지 않은데, 이는 기존의 이미징 기술이 해상도 (Resolution), 촬영 속도(Scanning speed), 정량화 (Quantification) 등의 기술적 한계점에서 기인하기 때문입니다.

생체내 영상기술 (Intravital microscopy)은 조직 적출, 고정 등의 과정을 거치지 않고, 살아있는 개체내에서 본래의 환경이 유지되는 상태에서 실제 분자 단위나 세포 수준에서의 움직임을 관찰할 수 있는 기술입니다. 특히 기존 생체현미경과 비교하여 본 연구에서 사용하는 생체현미경 (IVIM-C, IVIM technology)은 세포 수준 (cellular-level)의 높은 해상도와 동시에 고속의 촬영속도 (video-rate)를 보유하고 있어서, 혈관내 빠르게 움직이는 적혈구를 포함한 여러 순환세포들 또는 관류하는 형광물질의 촬영에 용이합니다.

본 연구에서는 AKI model 에서의 Peritubular microcirculation의 변화를 관찰하기 위하여 C57BL/6N 마우스에 Cisplatin을 고용량을 투여한 모델을 적용하였습니다. 특히 Cisplatin 은 Proximal tubular epithelial cell 에서의 uptake 가 핵심 기전으로 알려져 있으나, peritubular microcirculation의 변화가 잘 알려져 있지 않은 신손상 모델로, 본 연구는 cisplatin-induced AKI model 에서의 peritubular microcirculation의 악화 과정을 이미징하고, 정량화하기 위해서 설계되었습니다.

먼저 형광 혈관조영술 (Fluorescence angiography)을 수행하였는데, 이는 Cisplatin 투여 이후 각 시간대에서 형광 물질 (FITC-Dextran)을 혈관내로 투여하여 미세순환을 촬영하였고, 모세혈관에서의 형광 밝기와 관류 영역을 정량화하여 미세순환의 악화를 확인하였습니다. 하지만, 형광 혈관조영술은 형광 주입 직후에만 촬영이 가능하고, 이후 신장에서의 배설 (Wash-out) 되기 전까지 신장 내에서 지속적으로 남아있는 문제가 있기 때문에, 지속적인 모니터링 또는 재촬영이 어렵다는 단점을 지닙니다. 이에 세포 혈관조영술 (Cellular angiography)를 수행하였는데, 공여자에서 채취한 적혈구에 형광을 염색한 뒤, 다시 수여자에게 넣어주는 방식 (Adoptive transfer)으로 진행하였습니다. 이 기술을 활용하여, 지속적인 촬영과 재촬영도 가능할뿐더러, 모세혈관 내에서의 적혈구의 속도, 거리, 방향성 등에 대한 분석이 가능하였고, 또한 아울러서 관류영역에 대한 분석도 가능하여, 실제 관류하는 모세혈관의 분율 (Functional capillary ratio)를 구하는 것이 가능하였습니다.

본 연구는 생체 현미경을 기반으로 형광 및 세포 혈관조영술을 수행하여, 실시간 (Real-time)으로 세포 수준의 (Cellular-level) 세관주위 미세순환 (Peritubular microcirculation)을 촬영하고, 관류 지표를 정량화 하였습니다. 본 기술은 다양한 원인 (패혈증, 허혈-재관류성, 독성)의 신손상 모델에서 세관주위 미세순환을 촬영하고 분석하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대가 됩니다.

그림1. 본 연구의 모식도​

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