Therapeutic Effects of Parthenolide and the Combination Effect with Pregabalin in a Chronic Post-Ischemia Pain (CPIP) Model

Abstract

연구목적 복합부위통증증후군(CRPS)은 심각한 통증 및 신체기능장애가 특징으로 감각 이상, 혈관운동 장애, 부종, 운동 기능 저하가 흔히 동반된다. 선행 연구들은 복합부위통증증후군의 발병기전에 핵인자 카파비 (NF-κB)가 주요한 역할을 하는 것으로 보고하였다. 파테놀라이드(parthenolide)는 항염증 및 항암 효과가 증명된 자연유래물질로서 NF-κB 억제 작용을 지닌 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 CRPS의 동물모델인 만성허혈후통증모델(CPIP) 생쥐에서 파테놀라이드의 항이질통 효과와 NF-κB 조절 효과를 평가하고, 임상에서 널리 사용중인 프리가발린(pregabalin)과의 병합 효과를 확인하고자 하였다. 실험 재료 및 방법 20주령 수컷 C57BL/6 생쥐의 뒷발목에 O-링을 적용하여 허혈 재관류 손상을 유발함으로써 CPIP 모델을 확립하였다. 파테놀라이드의 용량-반응 효과를 평가하기 위해 각각 가수술 대조군, 용매 대조군, 파테놀라이드 4 mg/kg군, 8 mg/kg군으로 배정하고 투여 후 48시간동안 발 철수 역치(PWT)를 폰 프레이 모노필라멘트 검사로 측정하였다. 또한 투여 12시간과 24시간에 발바닥 조직 및 요추 4-5번의 척수조직을 구득하였다. 파테놀라이드와 프리가발린의 병용 효과를 알아보기 위해 가수술 대조군, 용매 대조군, 파테놀라이드군, 프리가발린군, 파테놀라이드-프리가발린 병용투여군을 대상으로 동일한 절차를 수행하여 48시간동안 PWT를 측정하고 투여 12시간째와 24시간째의 발바닥 및 척수조직을 구득하였다. 구득한 조직으로는 웨스턴블롯, p65 면역형광염색, 키모카인/사이토카인 분석을 시행하였다. 결과 복강 내 파테놀라이드의 투여는 동측 발바닥의 PWT를 증가시켰으며 2배 파테놀라이드군과 비교할 때 역치 회복 및 웨스턴블롯에서 유의한 차이는 없었다. 파테놀라이드-프리가발린 병용투여군은 파테놀라이드군에 비해 역치 회복 정도가 더욱 뚜렷하여 나타나 이질통이 보다 효과적으로 완화되었음을 보여주었다. 발바닥 조직의 인산화 아이카파비(p-IκB)와 아이카파비(IκB)의 상대 수준은 용매 대조군에 비해 파테놀라이드군과 파테놀라이드-프리가발린 병용투여군에서 유의하게 변화하며, 용매 대조군에서 상승되어 있던 NF-κB 활성이 효과적으로 억제되었음을 확인할 수 있었다. 또한 면역형광분석 결과, 파테놀라이드군과 파테놀라이드-프리가발린 병용투여군에서 손상측 발 조직의 p65 발현이 감소하였으며, 이러한 NF-κB 관련 기전에 주요 매개인자로 추측되는 사이토카인 및 케모카인들을 어레이 분석을 통해 확인하였다. 결론 CPIP 모델에 파테놀라이드의 투여는 NF-κB의 활성을 억제하여 이질통을 완화하였고, 프리가발린과의 병용투여는 이질통 개선에 더 큰 효과가 있었다. 이러한 결과는 CRPS에서 파테놀라이드의 치료적 잠재력을 입증하며, 병용 약물치료가 치료 효과를 더욱 향상시킬 수 있음을 시사하여 향후 개선된 치료 전략 수립의 근거를 제공한다.;Complex regional pain syndrome (CRPS) is a chronic condition with neuropathic pain that often requires a multimodal therapeutic approach. Pain is commonly accompanied by sensory abnormalities, vasomotor disturbances, edema, and motor dysfunction. Evidence indicates that activation of nuclear factor κB (NF-κB) is associated with upregulation of mediators implicated in CRPS, which in turn enhances proinflammatory cytokine expression and sustains inflammation. Parthenolide, a natural sesquiterpene lactone, inhibits NF-κB through alkylation of its subunits and may have therapeutic relevance for CRPS. We evaluated the anti-allodynic efficacy of parthenolide and elucidated its underlying mechanisms in the chronic post-ischemia pain (CPIP) model, an established animal model of CRPS type I, and further assessed whether coadministration with pregabalin produces additive or synergistic effects. Intraperitoneal injection of parthenolide increased the ipsilateral paw withdrawal threshold (PWT), and the parthenolide–pregabalin combination group exhibited a significantly higher degree of threshold recovery compared with the parthenolide group, indicating a more effective attenuation of mechanical allodynia. The relative levels of phosphorylated inhibitor of κB (p-IκB) and IκB in the affected paw tissue were markedly altered compared with those in the vehicle group, thereby demonstrating that the previously elevated NF-κB activity observed in the vehicle group was effectively attenuated in both the parthenolide and parthenolide–pregabalin combination groups. Furthermore, immunofluorescence analysis revealed that p65 expression in the affected paw tissue was significantly decreased in the parthenolide and parthenolide–pregabalin combination groups compared with the vehicle group. Through cytokine and chemokine array analyses, we identified potential candidates that may serve as key mediators of the NF-κB–related pathway. Our findings demonstrate the therapeutic potential of parthenolide based on NF-κB contribution in CRPS pathophysiology, and suggest that combination pharmacotherapy may further improve symptom control, providing a rationale for the development of more advanced therapeutic strategies.