Effect of hypercholesterolemia on fatty infiltration and quality of tendon-to-bone healing in a rabbit model of a chronic rotator cuff tear

Abstract

서론: 고콜레스테롤혈증은 높은 빈도를 보이며 빠르게 증가하는 대사 질환으로, 혈관내피세포나 간세포 이외에 근육이나 힘줄 조직에도 지방의 침착을 유발할 수 있음이 알려져 있다. 이러한 고콜레스테롤혈증에서의 지방 침작은 회전근 개 파열에서 발생하는 회전근 개 근육 조직의 지방 침착을 더욱 악화시킬 수 있는 개연성이 있으며, 봉합된 회전근 개 힘줄의 기계적 강도를 약화시키고 나아가 회전근 개 봉합의 유합 실패를 초래할 가능성이 있다. 회전근 개 유합 실패는 회전근 개 봉합 수술 후 발생하는 가장 대표적인 합병증이고, 이러한 회전근 개 유합 실패에 회전근 개 근육의 지방 침착이 매우 중요한 영향을 미침이 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 만성 토끼 회전근 개 파열 모델에서 고콜레스테롤혈증이 회전근 개 근육의 지방 변성과 회전근 개 봉합술 후 힘줄과 뼈의 유합에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다.

재료 및 방법: 48마리의 토끼를 A, B, C, D 각 그룹당 12마리씩 무작위 배정하여, 그룹 A, B는 고콜레스테롤 식이를, 그룹 C, D는 일반 식이를 시행하였다. 4주 뒤 그룹 A, B, C 토끼의 극상건을 절단하고 6주간 방치하여 만성 회전근 개 파열 모델을 만들었다. 그룹 D는 파열을 만들지 않는 대조군으로 하였다. 극상건 절단 후 6주 뒤 다시 건 봉합술을 시행하는데, 그룹 A는 마지막 평가 때까지 고콜레스테롤 식이를 유지하지만, 그룹 B는 봉합 시행 시점부터 일반 식이로 전환함과 동시에 simvastatin(3.0 mg/kg/day)를 써서 고콜레스테롤혈증의 조절을 시행하였다. 매 검사 시기마다 혈중 지질 농도를 측정하고, simvastatin 유도성 근육 손상에 의한 영향을 배제하기 위해 그룹 B에서는 simvastatin 투여 전후 시기에 혈중 creatinine kinase 농도를 측정하였다. 결과 평가를 위해 조직학적 평가, 생역학적 평가, 전기생리학적 평가를 모두 시행하였다. 지방 침착 정도의 조직학적 평가는 봉합 시행시와 최종 평가시(봉합 후 6주) 두 차례에 걸쳐 시행하며, 근-건 결합부 1cm 근위부의 근육 부분에서 평가하였다. 기타 회전근 개 건-골 유합의 조직학적 평가(건-골 이행부의 콜라겐 섬유의 연결성, 방향 및 밀집도, 건-골 이행부의 성숙도, 혈관 밀집도 및 세포 밀집도), 생역학적 평가(파열 부위, 최대 파열 강도 및 강성도), 전기생리학적 평가(복합근육활동전위)는 봉합 후 6주 최종 평가시 시행하였다.

결과: 최종 평가시기에 3마리의 토끼에서(그룹 A에서 2마리와 그룹 B에서 1마리) 회전근 개 건의 봉합 부위에서 건이 완전히 떨어져 있었고, 이들은 평가를 진행할 수 없어 최종 평가에서 제외하였다. 고콜레스테롤 식이를 진행한 그룹 A와 B에서 총콜레스테롤 농도가 일반 식이를 진행한 그룹 C와 D에 비해 뚜렷하게 증가되어 있음을 4주째 지질 검사를 통해 확인할 수 있었고(총콜레스테롤 농도: 그룹 A에서 1664.50 ± 770.12 mg/dL, 그룹 B에서 2186.25 ± 832.37 mg/dL, 그룹 C에서 32.41 ± 20.07 mg/dL, 그리고 그룹 D에서 28.28 ± 9.70 mg/dL이었다.), 그룹 B에서 일반 식이로 전환하고 simvastatin을 투여한 6주째에 총콜레스테롤 농도가 유의하게 감소하였다(총콜레스테롤 농도 최종 검사시 그룹 B에서 81.65 ± 51.21 mg/dL (p < 0.001)). 그룹 B에서 simvastatin 복용 전후 혈중 creatinine kinase 농도는 유의한 차이가 없었다 (혈중 creatinine kinase 농도가 simvastatin 복용 전후 각각 1358.75 ± 474.41IU/L와 1693.50 ±5 86.09IU/L이었다) ( p = 0.676). 회전근 개 건의 전기 생리학적 평가 결과, 그룹 A는 그룹 C와 D에 비해 복합근육활동전위 면적이 유의하게 작았다(모든 p < 0.01). 또한, 그룹 B는 그룹 A에 비해 복합근육활동전위 면적이 컸는데, 이러한 그룹 B의 복합근육활동전위 면적은 그룹 C의 면적에 근접하는 양상을 보였다(p = 0.312). 생역학적 검사에서도 유사한 양상을 보였는데, 그룹 A는 그룹 C와 D에 비해 파열 강도 및 강성도가 유의하게 작았고(모든 p < 0.05), 통계적으로 유의하진 않았으나 그룹 B는 그룹 A에 비해 파열 강도 및 강성도가 더 큰 양상을 보였다. 조직학적 검사 결과, 극상건 절단 후 6주 때(봉합 시행 시점) 그룹 A와 B는 그룹 C와 D에 비해 지방 대 근육 비율이 유의하게 높았는데(모든 P < 0.05), 그룹 B에서는 마지막 평가 때(봉합 시행 후 6주) 봉합 시행 시에 비해 지방 대 근육 비가 감소한 양상을 보였다(p = 0.146). 이러한 결과는 봉합 시행 시점보다 마지막 평가 때 오히려 지방 대 근육 비가 더 증가했던 그룹 A의 결과(p = 0.015)와 극명하게 대비되는 모습이었다. 극상건-골 결합의 조직학적 검사 결과, 그룹 B와 C에서 그룹 A에 비해 건-골 결합부의 콜라겐이 더 잘 조직화되고 밀도가 높은 양상을 확인할 수 있었다.

결론: 고콜레스테롤혈증은 회전근 개 근육의 지방 변성 및 회전근 개 봉합술후 건-골 결합에 악영향을 미치며, 고콜레스테롤혈증의 조절을 통해 이러한 악영향을 멈추거나 반전시킬 수 있을 것으로 보인다.