Oral Biol Res 2023; 47(4): 151-158  https://doi.org/10.21851/obr.47.04.202312.151
Blockade of central vascular endothelial growth factor-A pathway attenuates inflammatory orofacial pain in rats
Geun-Woo Lee1† , Jo-Young Son2† , Yu-Mi Kim1 , Min-Jeong Jo3 , and Dong-Kuk Ahn4*
1Ph.D. Student, Department of Oral Physiology, School of Dentistry, Kyungpook National University, Daegu, Republic of Korea
2Ph.D. Research Assistant, Department of Oral Physiology, School of Dentistry, Kyungpook National University, Daegu, Republic of Korea
3Master’s Student, Department of Oral Physiology, School of Dentistry, Kyungpook National University, Daegu, Republic of Korea
4Professor, Department of Oral Physiology, School of Dentistry, Kyungpook National University, Daegu, Republic of Korea
Correspondence to: Dong-Kuk Ahn, Department of Oral Physiology, School of Dentistry, Kyungpook National University, 2177, Dalgubeol-daero, Jung-gu, Daegu 41940, Republic of Korea.
Tel: +82-53-660-6840, Fax: +82-53-421-4077, E-mail: dkahn@knu.ac.kr
These authors contributed equally to this work.
Received: October 30, 2023; Revised: November 9, 2023; Accepted: November 10, 2023; Published online: December 31, 2023.
© Oral Biology Research. All rights reserved.

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
The present study investigated the role of the vascular endothelial growth factor (VEGF)-A pathway in inflammatory pain transmission in the orofacial region of rats. Complete Freund’s adjuvant (CFA; 40 μL) or formalin (5%; 50 μL) was administered subcutaneously in the vibrissa pad of male Sprague-Dawley rats (weight: 230–280 g) to induce inflammatory pain. The findings showed that subcutaneous injection of CFA increased thermal hypersensitivity 1 day after injection, while administration of formalin produced a biphasic nociceptive behavioral response. Furthermore, subcutaneous pretreatment with VEGF-A164 antibody did not affect head withdrawal latency time in either treatment group. In contrast, intracisternal injection of VEGF-A164 antibody (1, 5 μg) significantly suppressed thermal hypersensitivity in the CFA group and the number of scratches observed in the second phase in the formalin group. Furthermore, intracisternal administration of VEGF-A type 1 (100 μg) and VEGF-A type 2 (20 μg) receptor inhibitors resulted in attenuation of the number of scratches observed in the second phase in the formalin group. These results suggest that blockade of the central VEGF-A pathway can serve as a potential therapeutic approach for the onset of inflammatory pain in the orofacial region.
Keywords: Antinociception; Complete Freund’s adjuvant; Formalin; Inflammatory orofacial pain; Vascular endothelial growth factor-A
Introduction

Vascular endothelial growth factor (VEGF)-A는 혈관 내피세포를 분열시키는 물질로 혈관생성을 촉진하고, 혈관 내피세포의 이동과 관련된 기질 분해효소를 분비할 뿐만 아니라 혈관 투과성을 증가시켜 혈관 신생의 초기 기전에 중요한 역할을 한다[1,2]고 알려져 있다. 최근 VEGF-A가 염증 반응에 관여한다는 것이 여러 선행 논문에서 보고되었다. 관절강 내로 VEGF-A를 주입하면 전형적인 염증 증상인 관절 연골의 석회화 및 퇴행성 변화, 골경화증, 비정상적인 골증식, 활액의 증식 등의 현상이 나타난다[3].

악안면 영역에서 VEGF-A가 중요하게 작용한다는 것은 얼굴 영역을 지배하는 삼차신경에 VEGF-A가 발현한다고 보고한 선행 연구 논문을 통하여 알 수 있다. 실험동물에 streptozotocin을 투여하여 당뇨병을 유발한 다음 삼차신경절에서 VEGF-A 발현이 증가된 것을 보고[4]하거나 안구 주위를 지배하는 감각신경이 손상되었을 때도 VEGF-A나 VEGF-A 수용기가 삼차신경절에서 발현된다는 선행 연구결과[5]는 얼굴을 지배하는 삼차신경에서 VEGF-A가 중요한 역할을 담당한다는 것을 보여준다. 또한 악안면 영역에서 염증반응이 발생할 때 VEGF-A가 관여한다는 사실은 실험동물 생쥐의 악관절강 내로 VEGF-A를 주입하면 악관절의 구조물에서 전형적인 퇴행성 관절염의 증상을 관찰하였다[6]는 실험결과가 증명해주고 있다.

최근 VEGF-A가 신경손상에 의해 발생하는 만성 통증 발생에 관여한다는 연구가 보고되었다. 신경손상 후 신경이 손상된 부위나 혹은 후근신경절에서 VEGF-A의 단백질 발현이 증가하거나[7-9], VEGF-A 억제제를 손상된 신경에 주입하면 좌골 신경손상으로 유발된 기계적 이질통이 유의하게 감소하였다[7]. 이러한 실험 결과는 말초 조직에 존재하는 VEGF-A가 신경손상에 따른 신경병성 통증 발생에 중요하게 작용한다는 것으로 보여주고 있다. 또한 중추신경계에 존재하는 VEGF-A를 차단하면 아래이틀신경 손상에 의해 발생하는 신경병성 통증 발생을 유의하게 차단한다는 보고[10]는 중추성 VEGF-A도 만성통증의 하나인 신경병성 통증 발생에 중요하게 작용한다는 것을 설명한다. 그러나 VEGF-A가 악안면 영역에서 발생하는 염증성 통증에 어떠한 역할을 하는지에 관련된 보고는 거의 없는 실정이다.

본 연구에서는 악안면 영역에 발생하는 염증성 통증에 VEGF-A가 어떠한 역할을 하는지에 관한 연구를 수행하였다. 통증 모델로는 complete Freund’s adjuvant (CFA)를 안면 피하조직으로 주사하여 열통증을 발생시키거나, 안면 피하조직으로 포르말린을 주사하여 통증 행위반응을 유도한 실험동물을 사용하였다. VEGF-A164 항체를 말초 작용을 구명하기 위하여 피하조직으로, 중추작용을 구명하기 위하여 소뇌연수조로 투여한 다음 CFA에 의해 유도되는 열통증이나 포르말린에 의해 발생하는 통증 행위반응에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 VEGF-A 경로를 차단하여 나타나는 통증 억제작용에 어떤 VEGF-A 수용기가 관여하는지 확인하기 위하여 두 종류의 VEGF-A 수용기 차단제를 전처치한 다음 포르말린에 나타나는 통증 행위반응에 미치는 영향을 평가하였다.

Materials and Methods

Chemicals

실험에 사용한 VEGF-A164 항체는 R&D 회사(Minneapolis, MN, USA)에서 구입하여 생리식염수에 녹여서 사용하였으며, VEGF 1형 수용기 억제제(ZM306416)와 2형 수용기 억제제(vandetanib)는 Selleckchem 회사(Houston, TX, USA)에서 구입하여 80% dimethyl sulfoxide (DMSO)에 녹여 사용하였다. CFA 실험을 위해서는 CFA oil은 Sigma-Aldrich 회사(St. Louis, MO, USA)로부터 구입하여 사용하였다. Foramlin 실험을 위해서 사용한 formalin은 Junsei Chemical 회사(Tokyo, Japan)로부터 구입하여 saline으로 희석하여 사용하였다. 실험동물 마취에 사용한 ketamine은 유한양행(Seoul, Korea)에서 구입하였으며 isoflurane은 Hana Pharm (Seongnam, Korea)에서 구입하여 사용하였다.

Animals and surgery

실험동물은 수컷 Sprague-Dawley계 흰쥐(230–280 g, 7–8주령)를 사용하였고, 경북대학교 치과대학 동물실에서 일정한 온도와 12시간 주/야 빛의 순환주기를 갖는 환경에서 실험동물용 사료와 물을 자유롭게 공급하여 사육하였다. 본 연구는 경북대학교 동물실험윤리위원회의 승인(KNU2015-53)을 얻었으며, 의식이 있는 동물의 실험에 관한 세계통증연구학회의 윤리적 규정을 준수하였다.

안면부의 감각정보를 투사 받는 삼차신경핵군에서 약물이 작용하는 효과를 검증하기 위하여 소뇌연수조로 약물을 투여하였다. 이를 위하여 실험동물의 소뇌연수조로 카테터(catheter)를 삽관하는 수술을 실시하였다[11-14]. 수술 과정을 살펴보면 실험동물은 ketamine 40 mg/kg을 근육으로 주사하여 마취시켰으며, 마취된 쥐는 stereotaxic frame (David kopf instruments, Tujunga, CA, USA)으로 머리를 고정시키고 약물을 주입하기 위한 폴리에틸렌관(PE10; Becton, Dickinson Company, Franklin Lakes, NJ, USA)을 소뇌연수조 내로 삽관하였다. 폴리에틸렌관은 두개골 부위로 빼내어 금속 나사못과 치과용 레진(Dentsply Caulk, Milford, MA, USA)을 사용하여 머리에 고정하였다. 수술 후 72시간 동안 실험동물을 회복시켰다.

Animal pain models

CFA에 의해 유도되는 염증성 열통증 모델(CFA-induced thermal hyperalgesia)

안면영역에 만성적인 염증성 통증을 유발하기 위해 3% isoflurane으로 흡입 마취한 다음 CFA oil과 생리식염수를 1:1 비율로 혼합한 용액 40 μL를 실험동물 흰 쥐의 안면영역 피하에 주사하여 염증을 유발시켰다. 선행연구에서 CFA를 안면영역 피하에 주입하면 1일째부터 열과민성 통증이 발생하여 주입 후 10일째까지 이어지다가 14일째가 되면 주입하기 전과 같은 양상으로 회복된다는 것을 보고한 바 있다[15]. 열통증 평가를 위해 실험동물이 목을 빼내어 자유롭게 움직일 수 있도록 설계된 투명한 플라스틱 관찰용 통에 한 마리씩 넣어 열자극을 수행하였다. 동물실험은 밝지 않으면서 조용한 곳에서 최소 30분 이상 안정화시킨 다음 실험을 실시하였다. 열자극은 레이저 자극기(Infrared Diode Laser, LVI-808-10; LVI tech, Seoul, Korea)를 이용하여 피부로부터 10 cm 떨어진 곳에서 90° 각도로 적용하였다[16-18]. 레이저 자극의 power와 current는 11 W와 18.1 A로 고정하였으며, 안면영역에 열자극을 적용한 다음 얼굴을 피하는 시간(head withdrawal latency)을 측정하여 평가하였다. 실험동물은 적어도 5분의 시간 간격을 두고 2번 이상의 자극을 수행한 후 평균값을 산출하였으며, 조직손상을 방지하기 위해 cut-off time을 20초로 설정하였다.

Orofacial formalin test

포르말린을 주입해서 나타나는 통증 행위반응에 대해서는 선행연구에서 사용된 방법과 동일하게 평가하였다[12,19-21]. 동물실험은 밝지 않으면서 조용하고 투명한 관찰 상자에서 최소 15분 이상 안정화시킨 다음 실험을 실시하였다. 포르말린 5% 용액을 50 μL의 양으로 안면 피부에 주사한 다음 투명한 관찰 상자로 옮겨서 포르말린에 의하여 나타나는 통증 행위반사를 기록하였다. 포르말린 용액을 주입하고 나타내는 안면부위를 긁는 행위를 측정하여 통증의 지표로 삼았다. 포르말린 주입 후 5분 간격으로 45분 동안 기록하였으며 초기에는 짧게 지속하는 일차반응(0–10분, first phase)과 이어서 나타나는 지속적인 이차반응(11–45분, second phase)으로 나누어 평가하였다.

Experimental protocols

말초에 투여된 VEGF-A164 항체가 CFA 유도 열통증과 포르말린 유도 통증에 미치는 영향

실험동물에 CFA를 주입하면 열통증이 발생하였다. CFA 주입 후 5일째 VEGF-A164 항체(5 μg/30 μL)를 안면 피하조직으로 투여한 다음 15, 30, 60, 120, 180, 360, 1,440분에 열통증을 평가하였다. 포르말린으로 유도되는 통증행위에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실험동물에 포르말린 투여 10분 전 안면 피하조직으로 VEGF-A164 항체(5 μg/30 μL)를 투여하여 평가하였다. 포르말린 투여 후 실험동물은 주입한 부위를 긁는 행위(scratching) 반응 빈도를 45분까지 기록하였다. 대조군으로는 생리식염수를 주입하였다.

중추로 투여된 VEGF-A164 항체가 CFA 유도 열통증과 포르말린 유도 통증에 미치는 영향

CFA 주입 후 2일째 소뇌연수조로 주입하는 카테터 삽입 수술을 시행하였으며, CFA주입 후 5일째 VEGF-A164 항체(1 μg, 5 μg/10 μL)를 소뇌연수조로 투여한 다음 열통증을 평가하였다. 열통증 평가는 약물 투여 후 15, 30, 60, 120, 180, 360, 1,440분에 평가하였다. 포르말린으로 유도되는 통증행위에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실험동물에 포르말린 테스트를 수행하기 3일 전 소뇌연수조로 카테터를 삽입하는 수술을 시행하였다. 실험 당일 포르말린 투여 10분 전 소뇌연수조로 VEGF-A164 항체(1 μg, 5 μg/10 μL)를 투여하고 이어서 포르말린 투여한 다음 주입한 부위를 긁는 행위의 빈도를 45분까지 기록하여 통증에 미치는 영향을 평가하였다. 대조군으로는 생리식염수를 주입하였다.

VEGF-A 차단으로 나타나는 진통작용에 VEGF-A 수용기의 역할

VEGF-A 수용기 작용을 평가하기 위하여 포르말린으로 유도되는 통증 모델을 이용하였으며, 실험 당일 포르말린 투여 10분 전 소뇌연수조로 VEGF 1형 수용기 억제제인 ZM306416 (100 μg/10 μL)과 2형 수용기 억제제인 Vandetanib (20 μg/10 μL)를 투여한 다음 이어서 포르말린을 투여하고 발생하는 긁는 행위의 반응빈도를 45분까지 기록하여 통증에 미치는 영향을 평가하였다. 대조군으로 80% DMSO를 사용하여 평가하였다.

Statistical analysis

실험결과의 유의성을 검증하기 위해 SPSS 25버전 프로그램(IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 사용하여 다중 그룹에서 반복측정 분산분석법과 Holm–Sidak 사후 분석법을 이용하였다. 개별 시간에 따른 유의성을 확인하기 위해서 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 통계적인 비교를 위해 통계적 유의성의 표준값은 p<0.05로 설정하였다. 모든 결과는 평균±표준 오차(standard error of the mean)로 표시하였다.

Results

실험동물 흰 쥐의 안면 피부에 CFA를 주입하여 염증을 만들어 열통증에 대한 과민반응을 유발시켰다. CFA를 주입한 실험동물은 레이저 열자극기를 사용하여 열자극을 가하였고 CFA 주입 1일 후부터 열통증 과민현상이 발생하였으며, 이러한 반응은 CFA 주입 10일까지 지속되었다[15]. 말초 피하조직으로 투여한 VEGF-A164 항체가 CFA를 주입한 실험동물에서 열통증 과민현상에 미치는 작용을 평가한 결과를 Fig. 1에 나타내었다. CFA 주입 5일째 되는 날 실험을 실시하였으며 얼굴부위의 피하조직으로 5 μg VEGF-A164 항체를 투여하여 열에 반응하는 통증 행위반응을 관찰한 결과 유의한 영향을 나타내지 않았다(Fig. 1).

Fig. 1. Effects of VEGF-A164 antibody (ab, 5 μg) injected subcutaneously on CFA-induced thermal hyperalgesia. Subcutaneous injection of VEGF-A164 antibody did not affect head withdrawal latency time in CFA-treated rats. There were six animals in each group.

Fig. 2는 중추로 투여한 VEGF-A164 항체가 CFA를 주입한 실험동물에서 열통증 과민현상에 미치는 영향을 평가하여 나타내었다. CFA 주입 5일째 되는 날 실험을 실시하였으며 대조군으로 vehicle을 투여한 결과와 비교하였을 때 낮은 농도의 VEGF-A164 항체(1 μg)는 유의한 진통작용을 나타내지 못하였다. 그러나 소뇌연수조로 5 μg VEGF-A164 항체를 투여하면 약물 투여 후 120분에 이르면 머리를 회피하는 시간이 유의하게 증가하였으며, 이러한 열통증에 대한 과민반응 억제현상은 약물 주입 후 360분 동안 지속되었다(p<0.05, Fig. 2). 그리고 약물 주입 후 24시간이 지나면 열자극에 머리를 회피하는 시간은 약물 투여 전의 값으로 회복되었다.

Fig. 2. Effects of VEGF-A164 antibody (ab, 1, 5 μg) injected intracisternally on CFA-induced thermal hyperalgesia. Neither intracisternal administration of 1 μg VEGF-A164 antibody nor vehicle affected head withdrawal latency time in CFA-treated rats. However, intracisternal administration of 5 μg VEGF-A164 antibody significantly increased head withdrawal latency time in CFA-treated rats. There were six animals in each group. *p<0 .05, VEGF-A164 antibody- vs. vehicle-treated group.

얼굴 부위에 포르말린을 투여하면 긁는 행위와 같은 통증 행위반응이 나타나며 이러한 통증 행위반응에 말초로 투여한 VEGF-A164 항체가 미치는 영향을 평가한 결과를 Fig. 3에 나타내었다. 실험동물 흰쥐의 안면피부에 50 μL의 포르말린(5%) 용액을 주입하면 통증 행위반응으로 피부를 긁는 반응이 나타났다. 이러한 반응은 초기에 짧게 나타나는 일차반응과 이어서 지속적으로 나타내는 이차반응으로 나타났다. 포르말린 주입 10분 전 VEGF-A164 항체(5 μg)를 얼굴부위의 피하조직으로 주입하면 포르말린에 의해 나타나는 통증행위 반응에 어떠한 영향도 미치지 않았다(Fig. 3).

Fig. 3. Effects of VEGF-A164 antibody (ab, 5 μg) injected subcutaneously on formalin-induced nociceptive behavior. Subcutaneous administration of VEGF-A164 antibody did not affect formalin-induced nociceptive behavior. There were six animals in each group.

중추성 작용을 검증하기 위하여 소뇌연수조로 VEGF-A164 항체를 투여한 다음 10분이 경과한 후 안면피부에 포르말린(5%) 용액을 주입하여 통증 행위반응을 평가한 결과를 Fig. 4에 나타내었다. 소뇌연수조로 VEGF-A164 항체(1 μg, 5 μg)를 투여한 실험군과 대조군을 비교하여 볼 때 이차반응에서 포르말린으로 유도되는 통증 행위반응을 유의하게 억제하였다(p<0.05, Fig. 4).

Fig. 4. Effects of VEGF-A164 antibody (ab, 1, 5 μg) injected intracisternally on formalin-induced nociceptive behavior. Intracisternal administration of 1 or 5 μg VEGF-A164 antibody significantly decreased formalin-induced nociceptive behavior in the second phase as compared with the vehicle treatment. There were six animals in each group. *p<0.05, VEGF-A164 antibody- vs. vehicle-treated group.

소뇌연수조로 투여한 VEGF-A164 항체는 포르말린으로 유도되는 통증 행위 반응을 유의하게 억제하였다. 따라서 VEGF-A 경로를 차단하여 나타나는 진통작용에 어떠한 수용기가 작용하는지 알아보기 위하여 VEGF 1형과 2형 수용기 억제제인 ZM306416과 vandetanib을 각각 포르말린 주입 10분 전에 소뇌연수조로 투여하여 통증반응을 평가하였다. 소뇌연수조로 투여한 ZM306416 (100 μg)과 vandetanib (20 μg) 모두 대조군에 비하여 포르말린에 의해 유도되는 이차 통증 반응을 유의하게 감소시켰다(p<0.05, Fig. 5).

Fig. 5. Effects of VEGF receptor inhibitors injected intracisternally on formalin-induced nociceptive behavior. Intracisternal pretreatment with ZM306416 (100 μg), a VEGF type 1 receptor inhibitor, or vandetanib (20 μg), a VEGF type 2 receptor inhibitor, attenuated formalin-induced scratching behavior in the second phase. There were six animals in each group. *p<0.05, VEGF receptor inhibitors- vs. vehicle-treated group.
Discussion

본 연구는 말초 및 중추로 투여된 VEGF-A164 항체가 악안면 영역에서 CFA와 포르말린을 투여하여 나타나는 염증성 통증에 미치는 영향을 평가하였다. 소뇌연수조로 투여한 VEGF-A164 항체는 CFA로 유도된 염증성 열통증이나 포르말린을 주입하여 나타나는 통증 행위반응을 유의하게 억제하였다. 소뇌연수조로 VEGF 1형 및 2형 수용기 억제제를 투여하면 두 종류의 수용기 억제제 모두 포르말린을 주입하여 나타나는 통증 행위반응을 유의하게 억제하였다. 이러한 실험 결과는 악안면 영역에서 발생하는 염증성 통증에 VEGF-A를 조절하는 것이 통증 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 제시한다.

본 연구에서 VEGF-A164 항체를 중추로 투여하여 VEGF-A 경로를 차단하면 CFA를 주입하거나 포르말린 용액을 주입하여 나타나는 염증성 통증을 유의하게 억제하였다. 포르말린에 의한 1차반응은 감각 수용체에 대한 포르말린의 직접적인 영향에 의해 발생하는 반응이며 2차반응은 포르말린으로 인한 염증이 발생하여 나타나는 통증반응이다. 본 연구에서는 VEGF-A164 항체를 주입하였을 때 2차반응에만 영향을 보였다. 이러한 실험결과는 중추신경계에 존재하는 VEGF-A 경로가 얼굴영역에서 발생하는 염증성 통증의 전도에 매우 중요하게 작용한다는 것을 의미한다. 염증반응을 조절한다는 것은 류마티스 관절염이나 퇴행성 관절염에서 VEGF가 염증반응과 통증 발생에 중요하다고 보고[22,23]한 선행 연구결과로도 잘 알려져 있다. 또한 VEGF-A는 염증반응뿐만 아니라 신경병성 통증이 발생하는 데 중요하게 작용한다고 알려져 있는데, 선행연구에서 VEGF-A 경로를 차단하면 좌골신경을 묶어서 나타나는 신경병성 통증을 유의하게 억제하였다[24]. 그리고 VEGF-A 경로는 얼굴영역에서 발생하는 통증발생에도 중요하게 작용하는데 소뇌연수조로 VEGF-A 항체를 투여하면 아래이틀신경이 손상되어 나타나는 이질통증을 유의하게 억제하였다[10]. 이러한 실험결과와 본 연구결과를 같이 종합해 보면 VEGF-A가 얼굴에서 발생하는 신경병성 통증뿐만 아니라 염증성 통증 발생에도 매우 중요하게 작용한다는 것을 보여준다. 그러나 염증성 통증에 중추성 VEGF-A가 관여한다는 보고는 거의 없으며, 본 연구에서 중추신경계에 존재하는 VEGF-A의 경로를 차단하여 얼굴에서 발생하는 염증성 통증을 유의하게 억제한다는 것을 보여주고 있다. 나아가 VEGF-A를 차단하면 얼굴부위에서 발생하는 염증성 통증을 억제할 수 있어 향 후 염증성 통증 제어 약물개발에 중요한 역할을 담당할 것으로 판단된다.

본 연구에서 말초조직으로 투여한 VEGF-A164 항체는 CFA를 투여하거나 포르말린을 투여하여 발생하는 염증성 통증에는 아무런 효과를 나타내지 못하였다. 일반적으로 VEGF-A는 혈관생성에 매우 중요한 물질로 알려져 있으며[2], VEGF-A 항체를 말초로 투여한 결과 당뇨병성 신경통증 동물모델에서 신경보호는 물론이고 통증을 억제하였다[25]. 또한 신경손상 후 말초조직에서 VEGF-A는 특히 류마티스 관절염이나 퇴행성 관절염에서 염증과 통증을 조절한다는 보고[22,23]는 이미 알려져 있다. 그러나 본 연구에서 말초조직으로 주입한 VEGF-A 항체는 본 연구에서 사용한 CFA나 포르말린에 의해 나타나는 염증성 통증 발생에는 아무런 영향을 미치지 못하였다. 이러한 실험 결과는 실험모델의 차이나 실험동물의 종에 따른 차이에서 나타날 수 있다. 특히 말초조직에 존재하는 VEGF-A는 TRPV1 수용기를 통하여 통증을 발생시킨다는 보고[26,27]를 감안하여 볼 때 말초조직에서 염증성 통증에 미치는 VEGF-A 역할을 정확하게 구명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요해 보인다.

현재까지 알려진 VEGF 그룹에는 VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, 그리고 placental growth factor 등이 있는 것으로 알려져 있으며, 이들 VEGF는 주로 다음의 세 가지의 수용기인 VEGFR-1, VEGFR-2, 그리고 VEGFR-3 등을 통하여 작용을 나타낸다고 알려져 있다. 특히 VEGF-A는 주로 VEGFR-1와 VEGFR-2를 통해 작용을 나타낸다[1,28]. 본 연구에서 VEGF-A164 항체를 소뇌연수조로 투여하여 VEGF 경로를 차단하면 포르말린으로 유도되는 염증성 통증 행위반응을 유의하게 억제하였다. 이러한 진통작용에 관여하는 수용기의 종류를 확인하기 위하여 1형 수용기 억제제인 ZM306416이나 2형 수용기 억제제인 vandetanib을 투여하여 포르말린으로 유도되는 통증 행위반응을 관찰하였다. 두 종류의 수용기 억제제는 모두 포르말린으로 유도되는 통증 행위반응을 유의하게 억제하였다. 이러한 연구 결과는 중추신경계에 존재하는 VEGF-A 수용기 중 1형과 2형의 수용기 모두 통증 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 보여주었다[10]. 이들 두 종류의 수용기가 모두 VEGF-A의 작용에 관여한다는 보고는 1형 및 2형 수용기 차단제를 전 처치하였을 때 아래이틀신경손상으로 발생하는 신경병성 이질통증을 유의하게 억제하였다[10]는 선행 보고와 일치하였다. 그러나 이들 수용기가 어떻게 작용하여 통증을 조절하는지에 대한 작용기전에 대해서는 아직 많이 알려져 있지 않으며 향후 추가적인 연구가 필요해 보인다.

중추성 VEGF-A가 통증을 조절하는 기전으로는 중추신경계에 존재하는 신경교세포인 미세아교세포와 별아교세포를 조절하여 작용을 나타낼 것으로 판단된다. 특히 별아교세포는 혈액뇌장벽을 구성하는 성분으로 혈액뇌장벽을 조절하여 통증 발생에 관여한다는 보고[10,29]를 볼 때 별아교세포와 혈액뇌장벽의 변화는 통증 발생에 매우 중요하다고 볼 수 있다. 나아가 아래이틀신경을 손상시켜 통증을 유발한 실험동물에서 1형 수용기는 뇌혈관 내피세포에서 발견되었으며 2형 수용기는 별아교 세포에서 발견되었다는 보고[10]는 이러한 사실을 증명하고 있다. 그러나 중추성 VEGF-A가 신경교세포를 통하여 어떠한 작용으로 통증을 발생시키고 제어하는지에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.

종합적으로 살펴보면 소뇌연수조로 투여한 VEGF-A164 항체는 CFA로 유도된 열통증이나 포르말린을 주입하여 나타나는 통증 행위반응을 유의하게 억제하였으며 이러한 작용은 1형 및 2형 수용기 두 종류의 수용기가 모두 작용한다. 이러한 실험 결과는 중추신경계에서 VEGF-A 경로를 조절하는 것이 악안면 영역에서 발생하는 염증성 통증을 제어하는 새로운 치료약물 개발에 중요한 역할을 한다는 것을 제시한다.

Funding

This research was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korean government (NRF-2017R1A5A2015391 and 2022R1A2C20 92262).

Conflicts of Interest

The authors declare that they have no competing interests.

References
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