시험관 내 및 수막뇌염에 감염된 마우스 모델을 통한 병원성 파울러자유아메바에 대한 약제들의 효과
Effect of therapeutic chemical agents in vitro and in experimental meningoencephalitis due to Naegleria fowleri
- 주제(키워드) Naegleria fowleri , amphotericin B , PAME , rokitamycin , chlorpromazine
- 주제(KDC) 570
- 주제(DDC) 660
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 신호준
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 본문언어 영어
초록/요약
Inhalation of fresh water containing the free-living amoeba, Naegleria fowleri, leads to a potentially fatal infection known as primary amebic meningoencephalitis (PAME). Amphotericin B is an only agent with clinical efficacy in the treatment of PAME in humans, but therapy with this drug is often associated with adverse effects on the kidney and other organs. In an attempt to select other useful therapeutic agents for treating PAME, the amoebicidal activities of the drugs, such as antibacterial (clarithromycin, erythromycin, hygromycin B, neomycin, rokitamycin, roxithromycin, and zeocin), antifungal (amphotericin B), antiprotozoan (miltefosine), and anti-brain disease agent (chlorpromazine) were examined in this study. Then, the in vivo efficacy of the drugs showed the effective amoebicidal activity was investigated in a mouse model of experimental meningoencephalitis due to N. fowleri. In results, the growth of amoeba was inhibited effectively in treatment of hygromycin B, rokitamycin, roxithromycin, amphotericin B, miltefosine, chlorpromazine, respectively. Particularly, when the N. fowleri was treated with rokitamycin and amphotericin B, the minimal inhibitory concentrations (MIC) of the drug were 6.25 μg/ml and 0.39 μg/ml on 2 day. Also, when the amoeba was treated with hygromycin B, rokitamycin, and amphotericin B on 6 days, each drug showed 100% of amoebicidal activities against N. fowleri. In experimental meningoencephalitis, survival rates of N. fowleri infected mice treated with roxithromycin, amphotericin B, miltefosine, chlorpromazine, and rokitamycin showed 25%, 40%, 55%, 75% and 80% during one month, respectively. Their average of mean time to death was 17.1 days, in comparison with 11.2 days in control. In all cases, effect of drug was the best in 3 times administrations following 3, 7, and 11 days at dose of 20 mg/kg except amphotericin B (10mg/kg). Finally, rokitamycin and chlorpromazine have both in vitro and in vivo activities against N. fowleri and may be useful therapeutic agents for treatment of PAME, instead of amphotericin B.
more초록/요약
파울러자유아메바 (Naegleria fowleri)는 인체 및 실험동물에서 원발성 아메바성 수막뇌염 (PAME; primary amoebic meningoencephalitis)을 유발한다. 특히, 원발성 아메바성 수막뇌염은 진행 정도가 매우 빠르고 진단하기가 어려우며 아직까지 적절한 치료제가 없기 때문에 환자들의 사망률은 95% 이상이다. 현재 치료제로 쓰이는 물질의 대부분이 제한된 효과를 보이고, 약제의 부작용에 대한 문제 때문에 파울러자유아메바에 감염된 환자에게 사용할 효과적인 약제를 검정하고자 하였다. 본 실험에서는 항박테리아제로는 클라리스로마이신, 에리스로마이신, 하이그로마이신B, 네오마이신, 로키타마이신, 록시스로마이신, 제오신의 7가지 약제를 선택하였고, 항진균제로는 암포테리신B, 항원충제로는 밀테포신, 항뇌질환제로는 클로로프로마진을 선택하여 검정하였다. 각각의 약제들에 대한 파울러자유아메바의 시험관 내 성장곡선과 세포독성을 알아보기 위해, 약제들의 처리 농도를 달리하여 각각 2일, 4일, 6일에 관찰하였고, 이 실험 결과를 기초로 효과를 검증한 약제만을 선별하여 실험적으로 수막뇌염을 유발시킨 BALB/c 마우스에서의 치료 효과를 관찰하였다. 시험관 내 실험 결과, 파울러자유아메바의 성장이 항박테리아제로는 하이그로마이신B, 로키타마이신, 록시스로마이신을 처리했을 때, 항진균제인 암포테리신B, 항원충제인 밀테포신, 그리고 항정신병제인 클로로프로마진을 처리하였을 경우에 효과적으로 저해되었다. 특히 로키타마이신과 암포테리신B를 처리하였을 때의 최소억제농도 (MIC)는 각각 2일째에 6.25 μg/ml 과 0.39 μg/ml를 나타냈다. 또한 약제에 의한 아메바의 세포독성 역시 아메바의 성장을 억제시켰던 약제들에서 효과를 나타내었다. 로키타마이신과 암포테리신B 에서는 6일째에 100%의 세포독성을 나타내었다. BALB/c 마우스를 이용한 생체 내 실험결과, 하이그로마이신B는 실험적으로 수막뇌염을 일으킨 마우스의 생존기간을 약 2배 정도 연장시킬 수 있었으나, 마우스를 지속적으로 생존시킬 수 없었다. 반면, 록시스로마이신, 암포테리신B, 밀테포신, 클로로프로마진, 로키타마이신 등의 약제를 투여하였을 때는 각각 25%, 40%, 55%, 75% 그리고 80%의 생존율을 나타내었다. 또한 실험기간 동안 죽은 마우스의 평균사망시간을 측정한 결과, 약제를 처리하지 않은 대조군 에서는 11.2일이었으나, 약제를 투여한 마우스에서는 최고 19.3일까지 평균사망시간이 증가함을 알 수 있었다. 반면, 기존의 파울러자유아메바의 치료제로 쓰이고 있던 암포테리신B를 사용한 결과, 생존율은 40%였고, 평균사망시간은 17.3일이었다. 마우스 실험 결과, 6가지 약제 모두에서 약제의 농도와 투여 횟수가 생존율을 높이는 큰 요소로 작용했으며, 20 mg/kg의 농도로 3일, 7일 그리고 11일에 각각 3회 투여했을 때의 생존율이 가장 높았다. 본 실험을 통해, 파울러자유아메바에 감염된 환자의 치료에 있어서 사용 가능성이 있는 효과적인 약제를 검정할 수 있었다. 특히, 로키타마이신과 클로로프로마진의 경우, 시험관 내 세포독성 실험 및 마우스를 이용한 동물 실험에서 기존의 파울러자유아메바의 치료에 사용되고 있는 약제인 암포테리신B와 비교했을 때 높은 치료효과를 보였다.
more목차
Ⅰ. INTRODUCTION = 1
A. Free-living amoebae = 1
B. Primary amoebic meningoencephalitis (PAME) = 4
C. Pathogenicity = 6
D. Treatment = 7
E. Illustration of drugs used in this experiment = 9
1. Antibacterial agents = 9
2. Antifungal agent = 11
3. Antiprotozoan agent = 12
4. Anti-brain disease agent = 12
F. Purpose of this study = 15
Ⅱ. MATERIALS AND METHODS = 16
A. Materials = 16
1. Experimental animals = 16
2. Reagents = 16
B. Methods = 17
1. Culture of Naegleria fowleri = 17
2. Pharmaceutical agents = 17
3. Determination of the minimal inhibitory concentration of drugs against N. fowleri = 18
4. LDH release assay after drug treatment = 19
5. Experimental inoculation and schedule for drug treatment of mice = 20
6. Dosage of drugs for treatment of N. fowleri infected mice = 21
7. Blood urea nitrogen level analysis in serum of mice after drug treatment = 21
8. Survival rate and mean time to death of N. fowleri infected mice for evaluation of drug effect = 22
9. Histopathological examination of tissues in mice = 22
Ⅲ. RESULTS = 23
A. Effectiveness of drugs on the growth of N. fowleri = 23
B. LDH release assay for amoebicidal activity of the drugs against N. fowleri = 30
C. Determination of drug dosage and administration method for N. fowleri infected mice = 35
D. Survival rate and mean time to death of N. fowleri infected mice after drug treatment = 46
E. Histopathological examination of N. fowleri infected mice after drug treatment = 47
Ⅳ. DISCUSSION = 54
Ⅴ. CONCLUSION = 60
REFERENCES = 62
국문요약 = 75
