쥐의 허혈성 하지 모델에서 VEGF를 함유한 Nanoparticle의 투여 효과

Abstract

Purpose: Vascular endothelial growth factor (VEGF) is one of the factors regulating angiogenesis. For angiogenesis, the local concentration of VEGF has to be maintained. Because of its short half-life, VEGF has been conjugated with nanoparticles. Some nanoparticles, such as poly (lactic-co-glycolic acid (PLGA)) or polyethylenimine (PEI) are commonly used in this field, but have weak points such as faster release than expected and cell toxicity. We investigated the effect of core/shell nanoparticles including lecithin lipid cores in the ischemic hindlimb model. Methods: Mice were anesthetized and a region of the common femoral artery and vein was ligated and excised. Hindlimb ischemic mice (n=28) were divided randomly into four groups: Control group (normal saline, n=7), mouse VEGF group (mVEGF, n=7), nanoparticle including mVEGF group (N-mVEGF, n=7), and nanoparticle/hydrogel mouse VEGF group (NH-mVEGF, n=7). The drug was injected postoperatively into the thigh muscle of the ischemic limb. Perfusion, capillary number and H&E stain were assessed 28 d after treatment. Results: The capillary number increased in N-mVEGF and mVEGF group (P=0.026). Improvements of ischemic limb perfusion were inferior in N-mVEGF, NH-mVEGF groups (P=0.006) compared to other groups. Mice received N-mVEGF, NH-mVEGF treatment showed significant inflammation in the H&E staining. Conclusion: Sustained VEGF delivery via core/shell nanoparticle with lecithin core did not show improved perfusion rate despite an increase in capillary number. Furthermore, vacuolization and induction of inflammation requiring a different composition of nanoparticle should be tested. 말초 동맥 질환의 유병률은 3∼10%이고 70세 이상에선 15∼20%로 현재처럼 고령 인구가 증가할수록 환자수는 더욱 늘어날 전망이다.(1) 이들 중 병변의 위치에 따라 수술적 치료가 도움이 될 수도 있지만 혈관의 수술적 재건을 위해 필요한 자가 혈관의 한계로 제한되는 경우가 있으며,(2) 이 경우 혈관 신생은 증상 개선을 위한 또 하나의 치료 방법이 될 수 있다. 혈관 신생은 지난 30년 동안 심근경색, 상처 치유 지연, 신경병증, 망막병증, 이식 실패 등에서 병리학적으로 호전시킬 수 있는 치료 방법으로 고려되고 있다.(3-5) 혈관을 신생시키는 방법 중 vascular endothelial growth factor (VEGF)는 in vivo 실험에서 여러 차례 혈관 신생 효과를 입증했지만 정맥 투여 시 몇 가지 부작용을 보였다.(6) 더욱이 인체를 대상으로 시행된 VIVA 연구에서는 recombinant human VEGF의 정맥 투여는 위약 대조군과 비교 했을 때 통계학적으로 차이가 없었다.(7) 이 실험의 참여자 중 일부에서는 정맥을 통한 전신 투여로 비특이적인 혈관 신생과 고혈압, 부종 등의 부작용을 보였다.(8-10)그러므로 VEGF의 최적의 치료 효과를 얻기 위해서는 정맥을 통한 전신 투여 보다는 국소적이면서 지속적인 분비가 필요할 것이며 이를 위해 새로운 형태의 약물전달체계가 요구 된다.(11) 나노입자(nanoparticle)에 VEGF를 결합하면 약물이 서방형으로 수일에서 수주간 분비되어 지속적으로 근위부위에 혈관 신생을 자극할 것이다.(12,13) 나노입자는 미세분자(micromolecule)보다 더 효과적으로 세포에 의 해 섭취되며 손상 부위에 직접 투여가 가능하다.(14) 현재 다양한 종류의 나노입자가 연구되고 있으며 이 중 lecithin lipid core를 가진 core/shell 나노입자는 in vitro 실험에서 VEGF와 안정적으로 결합하여 지속적으로 VEGF를 방출하였다.(11)이 연구는 VEGF를 함유하고 있는 core/shell nanoparticle 를 이용하여 쥐의 허혈성 사지(ischemic limb)에서 치료 효과의 가능성을 보고자 하였다.