각막 알칼리 화상에서 각막 상피의 치유를 촉진시키는 인간 표피성장인자의 적정 농도

Abstract

각막 알칼리 화상은 약물요법이나 수술요법으로 치료가 어려운 만성적 질환으로 각막혼탁, 궤양, 천공, 건성안 등의 합병증을 일으키고 심한 경우 실명에까지 이르게 하는 질환이다. 그 치료로 효소 억제제와 항산화제, 항염증제 등의 여러 약물들과 인공상피, 콘택트 렌즈 등이 시도되어 왔으나 그 효과는 제한적이다. 최근 관심을 끌고 있는 인간 표피성장인자(human epidermal growth factor)는 각막 배양실험이나 동물 생체 연구에서 상피 증식과 상피 세포의 DNA합성을 강력하게 촉진시키며, 상피 이동에 관여하여 창상 치유를 촉진시킨다고 알려져 있다. 그러나 인간 표피성장인자의 효과를 증명하기 위한 배양 실험 및 생체내 연구에서 각막 상피 치유를 촉진시키는 인간 표피성장인자의 적정 농도는 다양하게 보고되어 왔다. 본 연구에서는 실험적으로 유발된 가토의 각막 알칼리 화상에서 생체내 연구를 통해 창상의 치유를 촉진시키기 위해 필요한 인간 표피성장인자의 적정 농도 및 농도 변화에 따른 창상 치유 양상의 변화 등을 알아 보고자 하였다. 가토 각막에 표준화된 알칼리 화상을 유도한 후 여러 농도의 인간 표피성장인자(2, 5, 10, 50 μg/ml)를 하루 3회 7일간 점안하면서 초기 상피 치유속도를 측정하였고, 7일간 치료한 후 세포 증식 상태를 측정하기 위하여 proliferating nuclear cell antigen (PCNA)을 이용한 면역화학적 검사 및 투과 전자 현미경 검사를 시행하였다. 대조군과 인간 표피성장인자로 처치한 군 사이에 각막 상피 치유 속도에 유의한 차이는 없었으나, 면역화학적 검사에서 5 μg/ml의 인간 표피성장인자로 처치한 군에서 각막 상피의 기저세포 증식이 가장 활발하였다. 각막 화상 부위로의 신생혈관 침윤은 50 μg/ml의 농도에서 가장 많이 발생하였고, 인간 표피성장인자의 농도가 증가함에 따라 상피의 두께도 증가하였다. 결론적으로 낮은 농도의 인간 표피성장인자의 처치로 각막 신생혈관의 부작용없이 각막 상피의 치유를 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다. 가토 각막 알칼리 화상에서 각막 상피의 치유를 촉진시키는 인간 표피성장인자의 적정 농도는 5 μg/ml 이었다. ; Cornea alkali wound is one of the most severe ocular injuries which cause various secondary complications such as corneal opacity, ulceration, perforation and blindness. Many kinds of therapeutic substances such as enzyme inhibitors, anti-oxidants, anti-inflammatory drugs, artificial epithelium and contact lens have been introduced in the management of alkali-injured eyes, but the outcomes were reported with limited success. Epidermal growth factor (EGF), initially reported as a potent stimulator for the epidermal cell proliferation and migration, was first isolated from mouse submaxillary glands. Human EGF (hEGF) is known identical to mouse EGF (mEGF) in primary structure and biological activities. Currently, hEGF has been synthesized by using recombinant DNA techniques and is available for clinical and experimental applications. Numerous investigations regarding the role of EGF on corneal alkali wounds have been performed. However, different concentrations of hEGF have been proposed for the experimental and clinical applications. Prior to the clinical application of this substance, many concerns such as an optimal concentration, duration of actions and adverse effects were remained to be clarified. In the present study, therefore, the optimal concentrations of hEGF to enhance the epithelial healing after alkali injury were evaluated in the rabbit cornea using both in vivo systems. Alkali wounds were produced in one eye of each rabbit by applying a 5.5 mm round filter paper soaked in 1 N NaOH onto the central cornea for 60 seconds. The eyes were treated with various concentrations of recombinant human epdermal growth factor(rhEGF) 3 times per day. The measurement of epithelial healing rate, transmission electron microscopy and immunohistochemical observation were performed after 7-days treatment. No significant difference was observed in the rates of epithelial healing between control and each rhEGF-treated group. Among the tested concentrations, 5 μg/ml rhEGF induced the most active proliferation of basal cells and 50 μg/ml rhEGF remarkably produced a vascular ingrowth to the central wound area. The thickness of epithelial layers was increased by hEGF in a concentration-dependent manner. In conclusion, a low concentration of rhEGF may selectively enhance epithelial healing without inducing corneal neovascularization. The optimal concentration of rhEGF for the stimulation of epithelial healing appears to be 5 μg/ml in rabbit corneal alkali wounds. Although the optimal concentration of rhEGF has been found for epithelial healing in alkali damaged eyes, further investigation is needed to clarify the subsequent effects of this concentration on stromal and endothelial repair processes in in vivo system.