The Current Research Methodology of Pharmacopucture for the Treatment of Animal Cancer Models in Korea※
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Abstract
Objectives:
The purpose of this study is analyzing the current research methodology of pharmacopucture for the treatment of animal cancer models.
Methods:
Four electronic databases were searched for animal studies published from January 2000 to September 2014 onward using these search terms “cancer, anticancer, pharmaco-puncture, beevenom”. Selected articles were described about animal cancer models. The methods used to induce cancer and the outcome measures used to assess the effects of pharmacopuncture on animal cancer models were analyzed.
Results:
37 articles were included. For producing animal cancer models BALB/C mice(n=22) and C57BL/6 mice(n=17) were selected. And intravenous injection of B16-F10 melanoma cells into tail vein(n=14) or intraperitoneal injection of sarcoma-180 cells(n=14) were frequently used to induce cancer. Various pharmacopunctures were injected into acupoints CV12(n=19), ST36 (n=8), BL18(n=8) or peritoneal cavity(n=6), tumor site(n=2), tail vein(n=2). Outcome measures were categorized into anti-cancer, anti-metastasis, general condition, cytotoxicity, immune response, toxicity. Median Survival Time(MST) and increase of life span(ILS)(n=26) was frequently used for evaluating anti-cancer effects. And pulmonary colonization assay(n=13) was frequently used for evaluating anti-metastasis effects
Conclusions:
Based on these data, further research would be needed to ascertain the effectiveness of pharmacopuncture for treating cancer and broaden the range of clinical applications.
I. 서 론
암은 국내 사망원인 1위 질환으로, 국내전체 암 발생자 수는 2011년 통계에서 약 22만 명으로 추산되며, 암으로 인한 사망은 점점 증가하고 있는 추세이다1). 2014년 WHO 는 전 세계적으로 암환자 수가 2008년 1,270만 명에서 2012년 1,410만 명으로 증가하였고, 이러한 추세가 지속된 다면 향후 20년 후 암환자의 수는 대략 2,500만 명에 육박 할 것으로 예상된다고 발표하였다2).
암의 진단법 및 치료법 발전으로 암 환자의 생존율은 증 가하였으나, 화학치료 또는 방사선치료는 피로, 수면장애, 불안증, 우울증, 오심, 구토 등 상당한 부작용을 생길 수 있다.
이와 같은 항암치료 부작용은 개선 또는 관리하기가 쉽 지 않으며, 환자의 삶의 질 저하를 유발할 수 있고, 이러한 한계를 극복하기 위하여 세계 각국에서 대체의학을 찾는 사람이 증가하고 있다는 보고가 있다3,4).
약침요법은 본초학적으로 유효한 약물을 증류 또는 알 코올 추출 등의 방법을 사용하여 주사액으로 만들어 경락 학적으로 유효한 경혈이나 아시혈 또는 피부 양성 반응점 에 주입함으로써 침 자극 효과와 약물의 상승효과를 나타 내어 생리기능을 강화시키고 병리적인 상태를 개선하는 방법이다5).
약침은 추간판탈출증6,7), 골관절염8), 안면마비에 동반된 이후통9) 등 다양한 질환의 치료에 쓰이고 있으며, 또한 한 국과 중국에서는 암과 관련된 증상을 완화시키기 위하여 널리 쓰이고 있다10). Cheon et al11)은 근거 수준이 강력하 지는 않지만 약침은 암과 관련된 통증, 항암 화학요법에 의 한 구역과 구토, 장폐색, 딸꾹질, 소화기 질환 등에 증상의 완화와 삶의 질(quality of life, QoL)의 증가에 도움이 될 수 있다 하였다.
암치료에서 약침의 효과 및 그 기전을 확인 할 수 있는 동물실험은 비교적 활발히 진행되고 있으나12), 그에 관한 정리 및 분석 과정은 없었다.
이에 저자는 2000년부터 2014년 9월까지 국내의 암 동 물모델에서 약침의 효능 및 그 기전을 연구한 논문을 선별 하여 암동물의 제작방식, 치료방법, 평가방법을 분석하여 고찰해보고자 하였다.
II. 대상 및 방법
1. 연구대상
본 연구는 ≪대한침구의학회지≫, ≪대한한의학회지≫, 한국학술정보, 한국전통지식포탈을 통해 2000년 1월부터 2014년 9월까지 국내의 암치료에서 약침의 효과를 확인하 기 위한 동물모델을 대상으로 한 in vivo 실험논문을 검색 하였다. 검색어로는 “암(cancer), 항암(anticancer), 약침 (pharmacopuncture), 봉독(bee venom)”을 배합하여 사 용하였다.
동물모델 연구현황을 파악함에, 인간 대상의 케이스 임 상연구와 in vitro 세포 수준의 실험연구 및 문헌조사 연구 는 제외하였다. In vivo 실험연구 중 약물의 경구투여는 제외하였고, 경혈이 아니더라도 복강 내 약침 혹은 약물 주 입은 약침의 범주에 포함하였다.
2. 연구방법
검색된 논문은 제목과 초록을 확인하였고, 미리 정한 기 준에 따라 논문을 분석하였다. 논문 선정의 기준과 과정은 Fig. 1에 요약하였다.
Flow diagram of the study selection process
Data extraction form은 암 동물모델 제작을 위하여 사 용된 동물(species, strain, sex), 암 모델 제작(tumor cell line, site of tumor injection), 사용된 약침의 종류와 시 술부위, 약침처치 후 평가방법(anti-cancer, anti-metastasis, general condition, cytotoxicity, cechanism, immune response, tocixity)으로 구성되었다.
III. 결 과
총 37편의 논문을 최종 선정하였고, 세부 연구로 총 44 건의 암 동물모델연구가 있었다.
1. 암 모델 제작
44건 모두 생쥐(mouse)를 사용하였으며, 사용된 종은 BALB/C가 22건, C57BL계가 19건 중 C57BL/6가 17건, ICR이 3건이었다(Fig. 2).
Strain of animal
사용된 암종은 B16-F10 melanoma cell이 15건으로 가 장 많이 사용되었고, 그 중 14건이 꼬리정맥으로 암세포를 주입하였고, 그 외 1건은 암종을 피하로 주사하여 암을 유 발하였다.
다음으로 sarcoma-180 cell을 복강에 주입하여 sarcoma를 유발한 것이 14건으로 많았다. 이 외에도 colon 26-L5 carcinoma cell이 7건, B16 melanoma cell 3건 있 었고, LLC lung cancer cell, NCI-H460 human lung cancer cell, LNCaP human prostate cancer cell, Ehrlich ascites tumor cell(EATC) 및 7,12-dimethylbenzanthracene(DMBA) 약품으로 암을 유발한 연구가 각 1건씩 있었다(Fig. 3).
Cell line
IV. 고 찰
항암치료법의 발전으로 암환자의 생존율이 증가하고 있 으나, 환자들은 항암치료로 인한 암성 통증, 항암 화학요법 에 의한 구역과 구토, 장폐색, 딸꾹질, 소화기 증상 등 부 작용으로 발생할 수 있는 증상들을 완화하기 위하여 대체 요법을 많이 찾고 있다10,11).
다양한 대체요법 중 약침요법은 본초학적으로 유효한 약 물을 증류 또는 알코올 추출 등의 방법을 사용하여 주사액 으로 만들어 경락학적으로 유효한 경혈이나 아시혈 또는 피부 양성 반응점에 주입함으로써 침 자극 효과와 약물의 상승효과를 나타내어 생리기능을 강화시키고 병리적인 상 태를 개선시킨다. 특히 약물이 경구적으로 투여되는 경우 와 달리 소화관에서의 대사과정을 거치지 않으므로 약물 고유의 성분이 표적부위에서 신속하게 효과를 발휘할 수 있다는 장점이 있다5). 암환자의 치료에 다양한 종류의 약 침을 활용한 임상례는 보고되고 있으나, 그 기전과 효과에 관한 연구는 미약한 수준이다.
암 연구에서 동물모델은 암의 분자, 세포 단계에서 이것 이 살아있는 유기체에서 어떻게 병으로 발전하는지 이해하 는 가교의 역할로 사용되었으며, 또한 항암치료의 효과와 안정성을 확인하는 데 사용되고 있다49). 나아가 동물모델 연구를 통해 생물학적 타당성의 이해를 높이고 기초 연구 에서 임상까지 발전시키는 의미가 있다50).
이에 본 연구에서는 2000년부터 2014년 9월까지 국내의 암치료에서 약침의 효과를 확인한 in vivo 실험 논문을 선 별하여 암 동물모델 제작을 위하여 사용된 동물, 암 모델 제작방법, 사용된 약침의 종류와 시술부위, 약침처치 후 평 가방법을 분석 및 정리하였으며 결과는 다음과 같다.
“암(cancer), 항암(anticancer), 약침(pharmacopuncture), 봉독(bee venom)”으로 검색된 291편이 논문 가운데 37편을 선정하였으며, 이 중 세부 연구로 44건의 암 동물 모델 연구를 정리하였다.
44건 모두 생쥐(mouse)를 사용하였으며, 사용된 종은 BALB/C가 22건, C57BL계가 19건 중 C57BL/6가 17건, ICR이 3건이었다. 암 동물 유발 방법으로는 B16-F10 melanoma cell을 꼬리정맥에 주입하거나 sarcoma-180 cell을 복강에 주입하는 방법이 각 14건으로 다용되었다. Sarcoma-180 cell은 실험용 생쥐의 모든 종에서 암을 유 발할 수 있으며, 복강에 주입함으로써 12~18시간 내에 세 포의 급속한 성장을 유발하여 2주 이내에 복수의 축적을 유발하여 3~4주 이내에 죽게 한다51–53). B16-F10 cell은 정맥 주사로 2~3주 이내에 전이암을 유발하여 생성된 pulmonary tumor nodule을 관찰할 수 있다54,55). 상기 두 암종은 암 동물의 생존 또는 전이암 평가를 위하여 일정 시 간 이내에 암을 유발시키고 재현성 높게 실험을 진행할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 2011년 암 등록통계1)에서 살 펴본 발생률 및 유병률은 각각 흑색종이 0.2 %, 육종이 0.0 %으로 낮은 수준이며, 두 암종은 임상적으로 희귀한 암종으로 볼 수 있다. 실험적으로 용이한 방법 뿐 아니라 임상적으로 다발하는 암종에 관한 동물모델에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
치료에 사용된 약침은 산삼약침39,40,43), 홍화자약침20,44), 어성초약침14,15), 제조약침16) 등 여러 종류가 사용되었다. 현재 항암 효과가 있다고 알려진 여러 약재를 암 동물모델 에 활용하여 평가할 수 있었다는 장점이 있지만, 제한된 암 종에 대해 연구를 진행했다는 한계가 있다.
사용된 경혈은 중완(CV12)이 19건, 족삼리(ST36) 및 간수 (BL18)가 각 8건으로 많이 사용되었고. 그 외 관원(CV4)ㆍ 폐수3(BL1)ㆍ위수(BL21)ㆍ중부(LU1)가 각 1회씩 사용 되었 다. 각 경혈의 선정기준은 한의학 고전 문헌자료를 기반으 로 하였다. 그 외에 암을 유발시킨 복강 및 암 발생 부위에 직접적으로 주입하여 암을 직접 목표로 하거나, 인체 정맥 주사와 유사하게 생쥐의 꼬리정맥으로 주입한 방법이 있었 다. 최근에 산삼약침의 정맥주사를 이용한 임상 활용 사례 가 보고되고 있으며54,55), Kwon47)과 같이 약침의 정맥주사 와 복강주입을 비교한 연구는 약물의 주입 방법 차이에 따 른 효과의 차이 및 그 기전을 확인함에 도움이 될 수 있을 것이다.
Endpoint는 치료 방법의 개발 및 평가를 위해 사용되는 측정 가능한 임상적 및 생물학적 소견으로56), 이와 같은 동 물실험에서 평가 항목으로 견줄 수 있다. 본 연구에서 암치 료의 약침 효과를 확인하기 위한 평가도구는 항암, 항전이, 일반상태, 세포독성, 면역반응, 독성실험 6부분으로 조사 하였다. 항암에 관련된 지표는 생존에 관련된 평균 생존 일 수(median survival time, MST), 생존증가율(increase of life span, ILS)를 이용한 연구가 가장 많았고, 암의 생성 자체를 육안으로 관찰하거나, 실제 유발된 고형 암의 크기 및 부피, 무게를 측정하여 암의 생성 및 퇴축을 측정하는 평가 방법이 사용되었다. 항전이 연구는 B16-F10 cell을 이용하여 만든 동물모델에서 pulmonary colonization를 이용하여 전이암을 확인하거나, 전이성 암이 발생한 폐나 간 조직을 현미경으로 확인하였다. 또한 in vitro 실험을 추가로 시행하여 암 모델을 유발하는 암종에 약침을 처치 한 후 세포독성을 평가하였고, 세포의 전사 인자들을 확인 하였다. 또한 암을 유발시킨 동물에 약침 처치 후 비장세포 나 말초혈액 단핵세포(peripheral blood mononuclear cells, PBMC), 대식세포에서 면역 지표를 관찰하였다. 임 상 연구에서 endpoints는 overall survival(OV)과 health-related QoL을 포함하는 ‘patient-centered clinical endpoints’와 progression-free survival(PFS), disease-free survival(DFS)과 같은 ‘tumor-centered clinical endpoints’로 크게 나뉠 수 있다. OV는 암 연구에서 표준 endipoints로 여겨지고 있으나, 오래 관찰해야 하고 비용 이 많이 들어 평가하기 어려운 단점이 있다. 그래서 PFS, DFS가 1차 endpoints로 자주 사용되었으나, 이것은 환자 의 임상적 증상을 직접 반영하지 않으며, 용어의 표준화된 정의가 되어 있지 않아 다른 임상연구의 결과 사이에서 비 교가 어려운 단점이 있다. 이에 Fiteni et al56)은 진행성 암 의 치료판정에서, 단기간에 평가할 수 있고 임상적으로 환 자의 이득을 평가하기 좋은 QoL이 endpoints로 효과적이 라고 하였다. 본 연구에서 살펴본 평가항목은 생존, 암의 퇴축, 면역과 관련된 지표 위주였으며, 이는 OV, PFS, DFS에 비견할 수 있다.
하지만 약침요법을 찾는 수요는 암과 관련된 통증 및 항 암 법에 의한 부작용 증상의 완화와 삶의 질의 증가를 위한 수요가 늘고 있는 추세다10,11). 조사한 연구 중에는 1건의 연구에서 약침의 항암 효과뿐 아니라 항암제로 인한 생식 독성 완화36) 효과를 확인하였다. 향후 연구에서는 다양한 부작용 증상에 관한 지표를 평가도구로 활용하여 임상에서 적용할 수 있도록 해야 할 것이다.
본 연구를 통하여 현재까지 이루어진 암에 대한 약침의 효과를 확인한 동물실험을 분석하였다. 그러나 본 연구는 국내 연구로 한정해 분석한 한계가 있다. 또한 선정된 연구 들은 제한된 암종에 대하여, 다양한 약침을 활용하여 각각 다양한 평가도구를 이용한 것으로, 특정 암종에서의 특정 약침의 효과를 평가하기 어려운 점이 있었고, 평가도구가 생존, 암의 퇴축, 면역에 국한되어 임상적으로 활용하기 어 려운 점이 있었다. 하지만 본 논문을 통하여 살펴본 in vivo 실험연구를 통해 암치료에서 약침의 효과를 밝히고, 임상 적용 범위와 질환을 넓힐 기초 자료로서의 역할이 되 길 기대한다.
V. 결 론
2000년부터 2014년 9월까지 ≪대한침구의학회지≫, ≪대 한한의학회지≫, 한국학술정보, 한국전통지식포탈을 검색 하여 암치료에서 약침효과를 확인한 in vivo 실험논문을 조사 및 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
선정된 37건의 논문 중 44건의 암모델을 이용한 연구 가 있었다. 암유발을 위해 사용된 동물은 생쥐 중 BALB/C 22건, C57BL/6가 17건으로 다용되었다. 그 리고 B16-F10 melanoma cell을 꼬리 정맥 주사하거 나 sarcoma-180 cell을 복강에 주입하여 암 동물을 제작하는 방식이 각 14건으로 많이 사용 되었다.
다양한 약침으로 고전문헌에 근거하여 중완(CV12)이19건, 족삼리(ST36) 및 간수(BL18)가 각 8건으로 많이 사용되었고, 그 외 관원(CV4)ㆍBL13(폐수)ㆍ위수(BL21)ㆍ 중부(LU1)가 각 1회씩 사용되었다. 이외에 암을 유발 시킨 복강주사 6건, 암 발생 부위 혹은 꼬리 정맥으로 주입한 방법이 각 2건 있었다.
평가도구는 항암, 항전이, 일반상태, 세포독성, 면역 반응, 독성실험 6부분으로 구분할 수 있었고, 항암에 서는 MST, ILS를 이용한 생존 평가가 26건, 항전이 에서는 pulmonary colonization assay를 이용한 평 가가 13건으로 많이 사용되었다.
국내의 연구로 한정해 분석한 한계 및 제한된 암종에 대 하여, 다양한 약침과 다양한 평가도구를 이용하여 특정 암 종에서의 특정 약침의 효과를 평가를 어려운 점이 있었고, 평가도구가 생존, 암의 퇴축, 면역에 국한되어 임상적으로 활용하기 어려운 점이 있었다. 하지만 이 자료를 바탕으로 향후 암치료에서 약침의 효과를 밝히고, 임상 적용 범위와 질환을 넓힐 수 있기를 기대한다.
Notes
This study was supported by a grant from the Traditional Korean Medicine R&D Project, Ministry of Health & Welfare, Republic of Korea(HI13C0379)