통증은 조직 손상으로 인하여 발생하는 불쾌한 신체적 감각을 의미하며, 그 중 신경병증성 통증은 신경계의 손상이나 질환으로 인하여 만성적인 통증이 발생되는 질환으로, 만성 통증 환자 중 30∼40%는 신경병증성 통증을 경험하는 것으로 알려져 있다¹⁾. 특히 통증이 만성적으로 지속될 경우 우울, 불안, 수면장애 등을 동반하여 환자들의 현저한 삶의 질 저하를 야기하게 되며²⁾, 만성 통증 환자의 약 25∼50%, 신경병증성 통증 환자의 약 60%에게서 우울증이 동반되는 것으로 보고된 바 있다^3-5). 기분 장애의 일종인 우울증은 심리적, 사회적, 환경적 요인 등 다양한 원인에 의하여 발병하며, 불안, 수면 장애뿐 아니라 통증, 운동 능력 저하 등과 같은 신체적 증상들을 동반하기도 한다^6,7). 특히, 우울증은 통증에 대한 민감도를 증가시키는 것으로 알려져 있으며⁸⁾, 우울증 환자의 약 65%가 만성 통증을 경험하는 것으로 보고된 바 있다⁹⁾. 이렇듯 통증과 우울증은 서로 동반되어 발생하며 서로의 발병에 영향을 미치고 있기 때문에, 두 질환을 효과적으로 치료할 수 있는 공통적인 치료법을 개발하여 적용하는 것이 필요하며, 이를 위해서는 두 질환의 공통적인 병리 기전에 대한 이해가 필요하다.

통증과 우울증의 발병 기전에 있어서 뇌는 공통적으로 매우 중요한 역할을 차지한다. 통증과 우울증 환자에게서 prefrontal cortex (PFC), anterior cingulate cortex (ACC), amygdala, 그리고 hippocampus의 기능적 및 구조적 변화가 공통적으로 관찰되었다고 보고되었으며^10,11), hypothalamus나 midbrain 등의 영역들이 통증과 우울증의 발생 및 치료에 공통적으로 중요한 역할을 하고 있음이 보고되어 있다^12,13). 따라서 통증과 우울증에 대한 치료 효과 및 기전 연구는 관련된 주요 대뇌 부위를 중심으로 더 연구되어야 할 필요가 있다.

침 치료는 많은 연구들에서 통증과 우울증 각 질환의 치료에 효과적이라고 보고되어 있으며, 일부 연구에서는 통증 및 우울증 복합 동물 모델에서도 치료 효과가 있음이 보고된 바 있다¹⁴⁾. 통증과 우울증에 대한 침 치료의 작용 기전은 대뇌를 중심으로 활발하게 연구되고 있는데, 통증 동물 모델에서는 ST36 경혈 자극의 진통 효과가 대뇌의 somatosensory cortex, amygdala, thalamus 영역에서의 transient receptor potential cation channel subfamily V member 1과 phosphorylated extracellular signal-regulated kinases 발현 조절과 상관성이 있음이 보고되었으며¹⁵⁾, GB30과 GB34 경혈 자극의 진통 효과는 PFC의 DNA methylation 조절과 상관성이 있음이 보고되었다¹⁶⁾. 우울증 동물 모델에서는 SP6 경혈 자극이 hippocampus의 brain-derived neurotrophic factor와 neuropeptide Y의 발현을 조절하였고¹⁷⁾, 사암침법의 간정격 침 치료는 대뇌 여러 영역에서의 serotonin (5-HT) 1A receptor 및 leptin receptor 발현을 조절하여 우울 증상을 개선시켰음이 보고되었다^18,19). 또한, 통증 및 우울증 복합 동물 모델에서 ST36와 SP6 경혈 자극은 dorsal raphe nucleus 내의 5-HT 조절을 통하여 통증 및 우울 행동을 개선하였음이 보고되었다²⁰⁾.

이렇듯 통증과 우울증 각각의 모델에서 침 치료의 효과와 각 대뇌 부위의 작용 기전에 대해서는 활발하게 연구되고 있으나, 통증 및 우울증 복합 동물 모델에서 침 치료의 효과와 전반적인 대뇌의 역할 규명에 대한 연구는 현재까지 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 신경병증성 통증 및 우울증 복합 동물 모델에서 다양한 경혈 조합의 효능과 뇌신경 반응성을 비교 분석함으로써, 신경병증성 통증 및 우울증의 복합 치료를 위한 가장 효과적인 경혈 조합을 도출하고 대뇌 신경 반응성을 중심으로 관련 기전을 규명하고자 하였다.

1. 실험동물

본 연구를 위하여 C57BL/6 마우스(체중 20∼25 g, 7주령 수컷; DaeHan Biolink, Inc., Eumseong, Republic of Korea)를 구매하였으며, 12:12 시간 명암 주기 및 항온 항습(실내온도 22∼26℃, 습도 60%)이 유지되는 사육장에서 일주일 동안 적응시킨 후 실험을 진행하였다. 실험 기간 동안 실험동물의 스트레스를 최소화할 수 있는 환경을 유지하였으며, 모든 동물은 식수 및 사료를 자유롭게 섭취하도록 하였다. 각 케이지 당 4마리씩의 실험동물을 무작위로 배정하였으며, 군당 6마리씩의 실험동물을 무작위로 배정하여 실험을 진행하였다. 동물 실험은 대전대학교 실험동물사용관리위원회(Daejeon University Institutional Animal Care and Use Committee, DJUARB2019-038)의 승인을 통해 진행되었으며, 실험동물 관리 및 사용은 Care and Use of Laboratory Animals of the National Institutes of Health를 기준에 따라 진행되었다.

2. 신경병증성 통증 및 우울증 복합 동물 모델 확립

신경병증성 통증 및 우울증 복합 동물 모델(neuropathic pain and depression comorbidity mouse model; PDCM) 확립을 위하여, 우선 부분 좌골신경 결찰(partial sciatic nerve ligation; PSL) 수술법을 사용하여 신경병증성 통증을 유발하였다²¹⁾. 흡입 마취기(R510IP, RWD Life Science Co., Ltd., Guangdong, China)를 사용하여 2.5% isoflurane (Pharm Co., Ltd., Goyang-si. Republic of Korea)으로 마우스를 마취한 다음, 마우스의 오른쪽 뒷다리를 면도한 후 넓적다리의 상부에서 좌골신경을 노출시켜 8-0 silk (BLACK SILK, AILEE, Busan, Republic of Korea)를 사용하여 좌골신경의 1/2∼1/3을 부분 결찰하였다²¹⁾. 우울 행동을 유발하고 통증의 민감도를 증가시키기 위하여 PSL 수술을 한 날부터 2 mg/kg 농도의 reserpine (RES; Sigma Aldrich, St. Louis, USA)을 하루에 한번 200 μl씩 10일 동안 복강 내 주사하였다(Fig. 1A).

Fig. 1. Experimental schedule and methods of this study. (A) Experimental schedule. (B) Locations of acupuncture treatment; JS, YS, PT, and HT. (C) Brain neural activity was analyzed in each brain region numbered in red. The detailed names of each brain region are shown in Table 1. HT, acupuncture treatment at HT9, HT3, KI10, and LR1; i.p, intraperitoneal; JS, acupuncture treatment at ST36 and SP6; PSL, partial sciatic nerve ligation; PT, acupuncture treatment at PC9, PC3, KI10, and LR1; YS, acupuncture treatment at KI1 and HT7.

3. 침 치료

침 치료는 PSL 수술과 RES 주사 시작일로부터 12일째 되는 날부터 10일간 진행되었으며, 다음과 같이 1) JS: ST36, SP6 경혈에 침 치료를 시행한 군, 2) YS: KI1, HT7 경혈에 침 치료를 시행한 군, 3) PT: 심포정격(LI1, PC9, KI10, PC3) 경혈에 침 치료를 시행한 군, 4) HT: 심정격(LI1, HT9, KI10, HT3) 경혈에 침 치료를 시행한 군으로 나뉘어 진행되었다. 침 치료를 시행하기 위하여 마우스의 목과 꼬리를 손으로 고정시켜 움직임을 최소화 후, 침(0.18 mm×8 mm; Dong Bang, Seongnam, Republic of Korea)을 피부 표면에 수직이 되도록 2∼3 mm 깊이로 자입하고, 각 경혈 당 30초씩 1초에 두 번 좌우 염전하여 처치하였다. 침 치료는 양측 경혈에 시행하였으며, 경혈의 위치는 WHO 표준 경혈 위치에 근거하였다^22,23)(Fig. 1B).

4. 통증 및 우울증 행동 평가

기계적 통증 과민증(mechanical hyperalgesia)을 측정하기 위하여 von Frey test를 실시하였다. 아래 부분이 그물 모양으로 되어있는 아크릴 상자(10×10×10 cm)에 마우스를 넣고 20분 동안 안정화를 시킨 후, von Frey filament hair를 사용하여 마우스의 양측 뒷 발바닥 표면을 5초 간격으로 일정한 힘(1.3 g)을 가하여 자극하였다. 총 10번의 자극을 가하였고, 자극 받은 뒷발을 핥는 횟수 또는 자극을 즉각적으로 피하는 횟수를 측정하였다. 마우스의 오른쪽 발바닥의 통증 반응으로는 PSL 수술에 의한 신경병증성 통증 반응을 평가하였으며, 마우스의 왼쪽 발바닥의 통증 반응으로는 RES 처치에 의한 전신성 통증 반응을 평가하였다.

우울 행동 반응은 open field test (OFT)를 통해 확인하였다. 행동 평가를 실시하는 방에서 30분 이상 마우스를 안정화시킨 후, 모든 마우스를 실험 박스(30×30×30 cm)에 넣고 촬영 및 분석 장비(SMART 3.0; Panlab S.1., Barcelona, Spain)를 사용하여 총 10분간 동물의 총 이동거리와 영역 간 이동 횟수를 측정하였다(Fig. 1A).

모든 행동 평가는 신경병증성 통증과 우울증을 유발하기 전(Day 0)과 후(Day 11), 그리고 10일간의 침 치료를 시행한 후(Day 21)에 진행하였으며, 마지막 21일째에는 침 치료 시행 후 기계적 통증 과민증 평가 및 우울 행동 평가를 순차적으로 실시하였다.

5. 면역조직화학염색법(Immunohistochemistry)

실험 종료일(Day 22)에 침 치료를 시행하고 60분 뒤, 2.5% isoflurane (Pharm Co., Ltd., Guangdong, Republic of Korea)을 사용하여 마우스를 마취시킨 후, 혈액을 모두 제거하기 위하여 인산완충생리식염수(phosphate-buffered saline, PBS)를 심장을 통해 관류한 후 4% paraformaldehyde 용액을 추가로 관류하여 전고정(prefixation)된 뇌를 적출하였다. 적출된 뇌 조직을 하루 동안 4% paraformaldehyde에 보관하여 후고정(postfixation)한 후, 10%, 20%, 30% sucrose에 하루 이상씩 순차적으로 넣어 4℃에 냉장 보관하였다. 이후 냉동절편기(LEICA, Wetzlar, Germany)를 이용하여 −20℃에서 40 μm의 두께로 뇌를 절편하여 storing solution에 보관하였다. 각 뇌 영역(neocortex, striatum, hypothalamus, hippocampus, midbrain, medulla)이 포함된 뇌 조직 절편을 PBS에 세척한 후, citrate (ScyTek laboratories,inc, Utah, USA)용액에 넣어 5분 동안 가열하였다. 이후 1% H₂O₂에 조직을 넣어 30분간 반응시킨 후, 뇌 조직 절편을 blocking buffer (1% bovine serum albumin in PBST)에 60분간 상온에서 처리하고, anti-mouse c-Fos 항체(diluted 1:100 in blocking solution; Santa Cruz, Dallas, USA)에 하루 동안 4℃에서 처리하였다. 다음날 biotinylated anti-mouse IgG H+L (diluted 1:1000 in blocking solution; Vector Laboratories, Newark, USA)에 60분간 상온에서 처리하고, 이어서 avidinbiotin horseradish peroxidase complex (Vector Laboratories, Newark, USA)에 90분간 처리하였다. 마지막으로 3,3’-diaminobenzidine substrate kit (Vector Laboratories, Newark, USA)에 90초간 노출하고, 슬라이드 글라스에 뇌 조직 절편을 붙였다. 뇌 조직 절편이 붙어 있는 슬라이드 글라스를 15분간 상온에서 건조시킨 후, 수분을 제거하기 위하여 70%, 80%, 90%, 95%, 100% ethyl alcohol에 7분씩 순차적으로 처리하였으며, 이후 ethyl alcohol을 제거하기 위하여 xylene에 3분간 처리하였다. 슬라이드 글라스에 Permount (Fisher Scientific, Hampton, USA)를 소량 분주한 후 커버글라스(22×60 mm, Marienfeld-Superior, Lauda-Königshofen, Germany)를 덮은 후 광학 현미경(Nikon, DS-Ri1, Tokyo, Japan)을 통해 뇌 조직을 관찰하였으며, NIS-Elements F 3.2 Software (Nikon, Tokyo, Japan)를 이용하여 사진을 저장하였다. 실험 과정에서 뇌 조직이 손상된 경우 분석에서 제외하였다. 각 뇌 부위의 c-Fos 반응성 관찰은 Image J (National Institutes of Health, Maryland, USA)를 사용하였으며, c-Fos 발현을 정량적으로 비교하기 위하여 관찰하고자 하는 대뇌 영역들 중 가장 작은 영역을 기준으로 하여 32 μm×32 μm 크기의 영역을 기준으로 c-Fos 발현량을 측정하였다. 각 뇌 부위에서 총 3개의 영역을 지정한 후 평균 발현량을 산출하였으며, 좌우로 나뉜 부위의 경우 좌우 평균값을 산출하여 분석에 사용하였다²⁴⁾(Fig. 1C). 분석에 활용한 각 대뇌 영역은 Table 1에 기재하였다.

6. 분석

모든 실험 결과는 GraphPad Prism 10.0 software (GraphPad Software Inc., California, USA)를 이용하여 분석하였다. 통증 및 우울증 행동 결과는 One-way ANOVA (Tukey’s multiple comparisons test)를 통해서 유의성을 검증하였으며, c-Fos 발현은 unpaired t-test 또는 One-way ANOVA (Bonferroni’s multiple comparisons test)를 통해 유의성을 검증하였다. 통증과 각 대뇌 부위에서의 c-Fos 반응성 사이의 상관관계는 Pearson 상관계수를 사용하여 분석하였다. 모든 결과값은 mean±standard error of mean (SEM)으로 기록하였으며, p<0.05을 기준으로 평가하였다.

1. 신경병증성 통증 및 우울증 복합 동물 모델에서 침 치료의 통증 및 우울 행동 개선 효과 확인

기계적 통증 과민증을 측정하기 위한 von Frey test를 시행한 결과, PDCM군은 Control군에 비하여 양측 발바닥에서의 반응 횟수가 모두 유의적으로 증가하였으며(p<0.001), PSL 수술을 진행 한 오른쪽 뒷다리의 통증 행동 반응은 침 치료를 받은 모든 군에서 PDCM군에 비하여 통증 반응이 감소되었다(JS: p<0.01, YS: p<0.01, PT: p<0.01, HT: p<0.05; Fig. 2A). 반면, PSL 수술을 진행하지 않은 왼쪽 뒷다리에서의 통증 행동 반응은 JS군과 PT군에서만 PDCM군에 비하여 유의적으로 감소하였다(JS: p<0.05, PT: p<0.01; Fig. 2B).

Fig. 2. Changes of pain and depressive-like behaviors after acupuncture treatment in neuropathic pain and depression comorbidity mouse model (PDCM). (A-B) Mechanical hyperalgesia was assessed using von Frey test. The withdrawal number of right hind paw (A) and the left hind paw (B) were measured. (C-D) Depressive-like behavior was assessed using open field test. The total distance (C) and the zone transition number (D) were analyzed. Statistical analysis was performed using one-way ANOVA followed by Tukey’s multiple comparisons test (*p<0.05, ***p<0.001 vs. Control; ^#p<0.05, ^##p<0.01 vs. PDCM, each n=6). Data are shown as means±SEM. HT, acupuncture treatment at HT9, HT3, KI10, and LR1; JS, acupuncture treatment at ST36 and SP6; PT, acupuncture treatment at PC9, PC3, KI10, and LR1; YS, acupuncture treatment at KI1 and HT7.

우울 행동 반응을 측정하기 위한 OFT에서는 총 이동 거리의 경우 Control군에 비하여 PDCM군에서 유의적으로 감소하였으며(p<0.001), JS군과 YS군에서만 PDCM군에 비하여 이동 거리가 유의하게 증가하였다(p<0.01; Fig. 2C). 영역 간의 이동 횟수는 Control군에 비하여 PDCM군에서 유의하게 감소하였으며(p<0.01), 4개의 침 치료군 모두 PDCM군에 비하여 유의한 변화를 보이지 않았다(Fig. 2D).

결과를 종합하면, 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 및 우울증 행동 반응을 모두 개선하는 데 효과가 있었던 경혈 조합은 JS와 YS였으며, 그 중 JS 침 치료는 보다 광범위한 전신성 통증 개선에도 유의한 효과를 보였다.

2. 신경병증성 통증 및 우울증 복합 동물 모델에서 침 치료에 의한 뇌신경 반응성 변화 관찰

신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 및 우울증 행동 개선에 모두 효과가 있었던 JS와 YS 침 치료의 뇌신경 반응성 조절을 통한 작용 기전 규명을 위하여, JS와 YS 침 치료 후 PDCM군에 대비한 각 대뇌 부위의 c-Fos 변화량을 분석하여 증가순으로 나열하였다(Fig. 3A, B). JS 침 치료는 PDCM군과 비교하였을 때 대뇌의 prelimbic cortex (PrL, p<0.05), infralimbic cortex (IL, p<0.05), lateral part of the dorsal raphe nucleus (DRL, p<0.01), substantia nigra (SN, p<0.05) 및 paraventricular hypothalamic nucleus (PVN, p<0.01) 영역에서 유의한 뇌신경 반응성의 변화를 야기시켰으며, YS 침 치료는 PDCM군과 비교하였을 때 대뇌의 area 2 of anterior cingulate cortex (Cg2, p<0.05), IL (p<0.05), PVN (p<0.05) 및 cornu ammonis 3 of hippocampus (CA3, p<0.05) 영역에서 유의한 뇌신경 반응성의 변화를 야기하였다(Fig. 3A-C). 이들 부위 중 IL과 PVN 영역은 JS와 YS 침 치료에 의하여 공통적으로 뇌신경 반응성이 변화된 부위였으며, PrL, SN 및 DRL 영역은 오직 JS 침 치료에 의해서만 변화된 부위로, Cg2와 CA3 영역은 오직 YS 침 치료에 의해서만 변화된 부위로 도출되었다(Fig. 3D).

Fig. 3. The changes of c-Fos expression levels in the brain region after acupuncture treatment. The changed brain regions compared to the PDCM were represented in descending order after JS (A) and YS acupuncture treatment (B). (C) The c-Fos positive cells in each brain region were analyzed using immunohistochemistry. (D) The Venn diagram of altered brain regions significantly changed by JS and YS acupuncture treatment. Abbreviations of each brain region are shown in Table 1. Statistical analysis was performed using Unpaired t-test with Welch’s correction (^#p<0.05, ^##p<0.01 vs. PDCM, each n=3∼6). Data are shown as means±SEM. Scale bar: 100 μm. JS, acupuncture treatment at ST36 and SP6; PDCM, neuropathic pain and depression comorbidity mouse model; YS, acupuncture treatment at KI1 and HT7.

3. 침 치료의 통증 및 우울증 개선 효과를 매개하는 핵심 대뇌 부위와 통증 행동 간의 상관관계 분석

침 치료의 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 및 우울증 행동 개선 효과와 보다 핵심적으로 관련되어있는 대뇌 부위를 도출하기 위하여, PDCM군에 비하여 각각 JS와 YS 침 치료에 의해 c-Fos 발현이 유의적으로 변화된 대뇌 부위를 대상으로, JS군과 YS군을 포함한 4개의 군간 비교를 통해 보다 유의미한 변화를 나타내는 대뇌 부위를 도출하였다. 그 결과, PrL (p<0.05)과 PVN (p<0.01) 영역에서만 PDCM군에 비하여 JS군의 c-Fos 발현량이 유의하게 변화된 것으로 확인되었다(Fig. 4A, B).

Fig. 4. Correlation between the number of c-Fos positive cells in the major brain regions and the changes of pain behaviors. (A-B) Brain regions where c-Fos expression was significantly altered by JS acupuncture treatment compared to PDCM. Statistical analysis was performed using one-way ANOVA followed by Bonferroni’s multiple comparisons test (^#p<0.05, ^##p< 0.01 vs. PDCM, each n=3∼6). Data are shown as means±SEM. (C-D) Correlation graphs between the number of c-Fos positive cells in the PrL and PVN and the number of withdrawals of right hind paw in the von Frey test. Statistical analysis was performed using Pearson’s correlation coefficient (r). JS: acupuncture treatment at ST36 and SP6; PDCM, neuropathic pain and depression comorbidity mouse model; PrL, prelimbic cortex; PVN, paraventricular hypothalamic nucleus.

도출된 침 치료 효과 매개 대뇌 부위를 대상으로 침 치료에 의한 뇌신경 반응성과 행동 변화간의 상관관계를 분석한 결과, PrL 영역(R²=0.1874, p=0.05)과 PVN 영역(R²=0.1824, p=0.0421)에서의 뇌신경 반응성 변화와 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 행동 사이에서는 유의한 상관관계가 확인되었다(Fig. 4C, D).

본 연구에서는 신경병증성 통증 및 우울증 복합 치료를 위한 효과적인 경혈 조합을 도출하고, 뇌신경 반응성 분석을 통하여 침 치료의 작용 기전 규명하고자 하였다. JS와 YS 침 치료는 신경병증성 통증으로 인한 기계적 통증 과민증 및 우울 행동 개선에 모두 효과적이었으며, 공통적으로 대뇌 neocortex의 IL 영역과 hypothalamus의 PVN 영역에서 유의한 뇌신경 반응성 변화가 확인되었다. Neocortex의 PrL, midbrain의 SN 및 DRL 영역에서 뇌신경 반응성 변화는 JS 침 치료에 의해서만 특이적으로 확인되었으며, neocortex의 PrL 영역과 hypothalamus의 PVN 영역에서의 뇌신경 반응성 변화는 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 변화와 유의한 상관관계를 나타내었다.

침 치료는 대상 질환 및 환자의 증상에 따라 변증 과정을 통해 단일 경혈 또는 다양한 경혈 조합구성이 치료에 적용된다. 통증과 우울증 치료를 위해서는 주로 LI4, ST36, SP6 등의 단일 혈자리와 ST36∙SP6, 사암침법 등의 경혈 조합이 사용된다^14,25). 본 연구에서는 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 및 우울 행동 개선 모두에 효과적인 경혈 조합을 도출하기 위하여, JS, YS, PT 그리고 HT 경혈 조합의 치료 효과를 비교 분석하였다. ST36은 경락과 기혈을 소통하고 화(火)를 내리는 효능이 있어, 제반 소화기질환 및 좌골신경통을 비롯한 각종 통증, 신경정신질환 및 간기(肝氣)가 상역(上逆)한 증상 등에 활용된다^26,27). SP6는 제반 혈(血) 관련 질환, 간비신(肝脾腎)과 관련된 비뇨생식기 및 소화기계 질환에 주로 활용되며, 보혈안신(補血安神) 작용이 있어 간혈허(肝血虛) 및 심비적열(心脾積熱)로 발생되는 신경정신계 질환에 효과적으로 활용되어 불안, 수면장애, 긴장 완화, 우울증 등의 치료에 활용되고 있다^26,28). KI1은 자음강화(滋陰降火), 개규성신(開竅醒神), 리기강역(理氣降逆)의 효능이 있어, 스트레스로 인한 두통, 불면 등의 질환에 활용될 수 있으며, 대뇌의 신경 활성을 변화시킬 수 있음이 보고되어 있다²⁶⁾. HT7은 청심안신(淸心安神) 효능이 있어 심혈관계 및 뇌신경계질환에 널리 활용되며, 특히 불면, 신경쇠약 및 우울증 등의 질환 치료에 주로 활용된다^26,29). 사암침법은 십이경맥에 속한 오수혈의 음양오행 속성을 활용하여 정격, 승격, 한격, 열격 등 다양한 조합으로 변증에 기반한 질환 치료에 활용되고 있는 침법이다. 그 중 가장 널리 활용되고 있는 정격의 경우, 해당 장부 또는 경맥의 기(氣)를 보하거나, 비뚤어진 균형을 바로잡기 위해 사용된다^25,30). 심포(心包)는 희락출언(喜樂出焉)하며, 심(心)은 신명출언(神明出焉)하여, 모두 신경정신계 질환 치료에 활용될 수 있으며, 특히 분노, 불안, 우울 등을 포함하는 화병 치료에 활용될 수 있음이 보고되어 있다³¹⁾. 본 연구 결과에서 JS, YS, PT 및 HT 침 치료는 모두 오른쪽 좌골신경 결찰에 따른 말초신경의 손상으로 발생되는 신경병증성 통증 개선에 유의한 효과를 보였으며, JS와 PT 침 치료는 반대측 다리의 통증 평가를 통해 RES로 유발된 신경 과민성으로 인해 발생하는 전신적인 통증 개선서도 유의한 효과를 보임을 확인할 수 있었다³²⁾. 따라서 JS와 PT 침 치료는 신경병증성 통증뿐 아니라 보다 광범위한 통증 조절에도 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 반면, 우울증 행동 개선에 있어서는 JS와 YS 침 치료만이 유의한 개선 효과를 보였다. 따라서 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 및 우울 행동 개선에 모두 효과적인 경혈 조합은 JS 및 YS으로 도출되었으며, 이 중 특히 JS 침 치료는 신경병증성 통증뿐 아니라 보다 광범위한 전신 통증 치료에도 효과적인 것으로 확인되어, 향후 이에 대한 보다 심도 있는 기전 연구가 요구된다.

침 치료의 대뇌 기능 조절을 통한 기전 규명에 있어서 기능자기공명영상법(functional magnetic resonance imaging), 뇌파 분석(electro encephalo graphy) 등의 방법이 임상에서 주로 활용되고 있으나, 이 방법들은 동물연구에서는 결과에 대한 정확도가 떨어지며, 부위를 세밀하게 특정하기 어렵다는 한계가 있다²⁵⁾. 이러한 이유로 동물연구에서는 보다 정확하게 뇌신경 활성도를 관찰하기 위하여 신경 활성 마커인 c-Fos, early growth response 1 등을 사용하여 연구가 진행되고 있다^24,25). 본 연구에서 사용한 c-Fos는 초기반응 유전자(immediate early genes)로 외부 자극에 반응하여 빠르게 활성화된다는 특성이 있어, 침 치료에 의하여 변화되는 뇌신경 반응성을 세분화된 부위에 따라 관찰하기에 용이하다는 장점이 있다²⁵⁾. 본 연구에서 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 및 우울 행동 개선에 모두 유의한 효과를 보였던 경혈 조합인 JS와 YS는 대뇌의 neocortex의 IL 영역과 hypothalamus의 PVN 영역에서 공통적으로 뇌신경 반응성 변화를 야기시켰다. Neocortex의 IL 영역은 스트레스 반응, 감정 조절 등의 과정에서 중요한 역할을 한다고 알려져 있으며, 이 영역의 비정상적인 활성은 통증을 지속시키고 우울증 증상을 악화시킬 수 있다³³⁾. Hypothalamus의 PVN 영역은 hypothalamic-pituitary-adrenal 축의 중심으로 이 영역의 과한 활성화는 호르몬 방출 호르몬(corticotropin-releasing hormone)의 분비를 촉진시켜 부신에서 부신피질자극호르몬(adrenocorticotropic hormone)과 스트레스 호르몬인 코티솔(cortisol)의 방출을 증가시킨다³⁴⁾. 따라서 JS와 YS 침 치료는 공통적으로 IL과 PVN 영역의 활성화를 조절함으로써 통증 완화, 호르몬 및 스트레스 조절, 정서적 기능 장애 조절 등과 관련된 다양한 질환 치료에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다. 한편 JS 침 치료에 의해서만 변화된 부위는 neocortex의 PrL 영역과 midbrain의 SN 및 DRL 영역이었는데, 이는 JS 침 치료의 특이적 효과를 반영하는 부위로 생각된다. Neocortex의 PrL 영역은 감정 조절, 의사 결정과 같은 복잡한 인지 및 정서적 과정에 관여하며, 스트레스에 반응을 조절하는 데에 관여한다³⁵⁾. Midbrain의 SN 영역은 도파민(dopamine)을 생성하는 곳으로 기분과 보상 경로(reward pathways)와 관련되며, 이 영역 내의 도파민 감소는 우울증 발생에 영향을 미치며 더 나아가 통증에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다³⁶⁾. Midbrain의 DRL 영역은 5-HT이 생성되는 영역으로 감정을 조절하는데 중요한 역할을 하며, amygdala와 hypothalamus와 연결되어 통증 조절과도 관련되며, 이 영역 내에 있는 5-HT 신경 세포 조절에 문제가 생기면 통증에 대한 인식이 강해지고 우울증이 발생할 수 있다³⁷⁾. 따라서 JS 침 치료는 통증을 비롯하여 스트레스 등의 감정 및 정서적 조절에 효과적으로 활용될 수 있을 것이며, 주요 신경전달물질 조절을 통해 관련된 다른 질환 치료에도 활용될 수 있을 것이다. 또한 이들 대뇌 부위들의 특이적인 변화는 JS 침 치료가 신경병증성 통증뿐 아니라 광범위한 전신 통증 조절에도 효과가 있었던 것과 밀접한 관련성이 있을 것으로 생각된다. 한편, YS 침 치료에 의해서만 변화된 뇌 부위는 neocortex의 Cg2와 hippocampus의 CA3 영역이었는데, Cg2 영역은 특히 만성 통증 조절과 관련이 있으며 이 영역의 비정상적인 활성화는 통증을 지속시키고, 이로 인하여 발생된 부정적인 감정은 우울 증상을 악화시킨다³⁸⁾. Hippocampus의 CA3 영역은 인지 및 정서 조절과 관련된 주요 대뇌 기전인 해마 신경발달(hippocampal neurogenesis)과 관련이 있으며, 지속적인 통증 및 스트레스는 해당 영역에서의 신경 발생을 방해하여 우울증과 같은 질환 발생에 영향을 미친다³⁹⁾. 따라서 이들 대뇌 부위는 YS 침 치료의 신경병증성 통증과 우울증 개선 효과를 매개하는 특이적 대뇌 부위로 작용하였을 것으로 생각된다. 또한 JS 침 치료의 통증 및 우울증 개선 효과를 매개하는 주요 대뇌 부위로 도출된 PrL과 PVN 영역에서의 뇌신경 반응성 변화는 신경병증성 통증에 의한 기계적 통증 과민증 변화와 유의한 상관관계를 나타내어, 이들 뇌 영역은 통증 행동 조절과 보다 밀접하게 연계되어 기능하는 것으로 생각된다.

본 연구를 통해 신경병증성 통증 및 우울증 복합 치료를 위한 효과적인 경혈 조합을 도출하고, 뇌신경 반응성 분석을 통해 침 치료의 작용 기전을 규명하였다. JS와 YS 침 치료는 신경병증성 통증으로 인한 기계적 통증 과민증과 우울 행동 개선에 모두 효과적이었으며, 이는 PrL, IL, Cg2, PVN, CA3, SN, DRL 등 주요 대뇌 영역에서의 뇌신경 반응성 조절과 밀접한 관련성이 있었다. 향후 침 치료의 효과를 매개하는 핵심 대뇌 부위를 중심으로 통증 및 우울증과 관련된 보다 심화된 작용 기전을 분석하여 침의 치료 기전을 종합적으로 도출하는 것이 필요할 것이다.

본 연구의 동물실험 진행 및 결과 분석에 도움을 준 이다솜 선생님과 구지연, 정채희, 오윤상 학생에게 감사의 인사를 전합니다.

This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korea government (MSIT) (No. NRF-2018R1A6A1A03025221, NRF-2018R1C1B3 004424, RS-2023–00210098, and RS-2023–00260439).

The authors can provide upon reasonable request.

저자들은 아무런 이해 상충이 없음을 밝힌다.