목적: 화탁산결제비방이 통풍 골침식 모델 쥐에 미치는 영향을 관찰하고 그 작용 메커니즘을 탐구한다. 방법: 2개월령 수컷 SD 쥐 36마리를 무작위로 대조군 9마리와 모델군 27마리로 나누었다. 모델군 쥐에게는 하이폭산틴 용액 300 mg·kg^-1·일^-1과 칼륨 산화제 용액 250 mg·kg^-1·일^-1을 위관 영양으로 투여하고 우측 발목 관절에 단나트륨 요산 결정체(MSU) 25 g·L^-1 현탁액 200 μL를 3일 간격으로 주입하여 통풍 골침식 모델을 유도하였다. 4주 후 무작위로 각 군에서 3마리씩 추출해 모델을 검증하였다. 모델 쥐 24마리를 무작위로 모델군, 화탁산결제비방군(10.35 g·kg^-1·일^-1), 알로푸리놀군(20 mg·kg^-1·일^-1), 억제제군(LY294002, 10 mg·kg^-1·일^-1)으로 구분하였다(각 6마리). 대조군을 제외한 모든 군은 투약과 동시에 하이폭산틴 300 mg·kg^-1과 칼륨 산화제 250 mg·kg^-1을 계속 투여하여 모델 유지를 하였다. 화탁산결제비방군과 알로푸리놀군은 위관 투여, 억제제군은 복강 주사, 대조군과 모델군은 생리식염수를 위관 투여하였으며 4주간 연속 투여하였다. 투약 종료 후 각 군의 발목 관절 부종과 직경을 관찰하였고 Micro-CT를 이용해 골 체적 비율(BV/TV)과 골 표면적 대비 부피 비율(BS/BV)을 정량 분석하였다. 헤마톡실린-에오신(HE) 염색과 포르산오렌지-고리녹색 염색으로 조직 병리 변화를 관찰하였고, 효소 비색법으로 혈청 요산 수치를 측정하였다. ELISA법으로 혈청 내 염증인자 종양괴사인자-α(TNF-α), 인터루킨(IL)-1β, IL-6 수준을 측정하고, 면역형광 염색법으로 핵 전사 인자-κB 수용체 활성화 인자 리간드(RANKL), 인산화(p)-인산이노시톨 3-키나제(PI3K) 단백질 발현을 검출하였다. 실시간 형광 정량 중합효소 연쇄반응법(Real-time PCR)으로 골 침식 관련 단백질 RANKL, 타르타르산 저항성 산성 인산분해효소(TRAP), 조직 단백분해효소K(CTSK), 기질 금속 단백분해효소-9(MMP-9) mRNA 수준을 측정하였다. 단백질 면역블롯법(Western blot)으로 골 침식 관련 단백질 RANKL, CTSK, TRAP, MMP-9 발현과 PI3K/단백질 키나제 B(Akt) 신호 경로 관련 단백질 PI3K, Akt, 포유류 랩토마이신 표적 단백질(mTOR), p-PI3K, p-Akt, p-mTOR 발현을 분석하였다. 대조군과 비교 시 모델군 쥐의 발목 관절 부종 및 직경 증가, Micro-CT상 발목 관절 표면 불균일, 벌집 모양 골 침식 관찰, BV/TV는 유의하게 감소하고 BS/BV는 유의하게 증가함(P<0.05)이 확인되었다. HE 염색에서 관절 간격 협착, 연골 표면 불연속, 조잡함, 연골 세포 수 감소 및 불균일 분포, 일부 비대 현상, 조임선 불확실성 등의 특징이 나타나 통풍 골 침식 모델 구성이 성공하였음을 시사하였다. 4주 간 중재 후 대조군과 비교 시 모델군 쥐의 발목 관절 부종 및 직경이 유의하게 증가하고(P<0.05), Micro-CT에서 표면 불균일과 벌집 모양 골 침식, BV/TV 유의한 감소 및 BS/BV 유의한 증가(P<0.05), 조직 병리 소견에서 관절 간격 협착 및 연골 파괴 심각, 혈청 요산 및 염증 인자(IL-1β, IL-6, TNF-α) 수준 유의하게 상승(P<0.05), 관절 조직 내 골 침식 관련 단백질 RANKL, CTSK, TRAP, MMP-9 mRNA 및 단백질 발현 상승(P<0.05), PI3K/Akt 신호 경로 관련 단백질 p-PI3K/PI3K, p-Akt/Akt, p-mTOR/mTOR 유의한 상승(P<0.05), RANKL 및 p-PI3K 단백질 형광 세기가 유의하게 증가(P<0.05)하였다. 각 투약군은 위 지표들이 일부 개선되었으며, 화탁산결제비방군과 억제제군은 관절 부종 감소, 골 침식 개선, 골 미세구조(BV/TV 유의한 감소, BS/BV 유의한 증가) 및 연골 침식 병리 개선, 염증 인자 감소, 골 침식 관련 단백질 발현 저하, PI3K/Akt/mTOR 신호 경로 활성 억제에 더 뚜렷한 효과를 보였다(P<0.05). 화탁산결제비방군과 알로푸리놀군은 혈청 요산 농도가 유의하게 감소하였다(P<0.05). 화탁산결제비방과 비교하여 알로푸리놀군은 발목 관절 직경이 유의하게 크고(P<0.05) 골 침식이 심하며 골 미세구조 손상이 더 크고(P<0.05), 연골 침식 병리 개선이 미흡하며 혈청 IL-6, TNF-α 수치가 유의하게 상승하고(P<0.05), 골 침식 관련 단백질 발현과 PI3K/Akt 신호 경로 관련 단백질 발현비가 유의하게 증가하였다(P<0.05). 억제제군은 골 미세구조 개선과 IL-1β, IL-6 감소에 화탁산결제비방군과 유사한 효과를 보였으나 TNF-α 억제, 골 침식 관련 단백질 발현 저하, PI3K/Akt/mTOR 신호 경로 억제에는 더 뛰어난 효과를 보였으나 연골 침식 병리 개선과 혈청 요산 감소 효과는 상대적으로 약하였다(P<0.05). 결론: 화탁산결제비방은 혈청 요산 수치를 낮추고 염증 인자 분비를 감소시키며, 관절 조직 내에서 RANKL, CTSK, TRAP, MMP-9 골 침식 관련 단백질 발현을 저하시킨다. 그 골 침식 개선 메커니즘은 본 처방이 PI3K/Akt 신호 경로를 억제하는 것과 관련될 가능성이 있다.

화탁산결제비방; 만성 통풍성 관절염; 통풍 골침식; 인산이노시톨 3-키나제(PI3K)/단백질 키나제 B(Akt) 신호 경로; 염증