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국소적 대뇌허혈 동물모델에서 Diazoxided의 신경보호효과
전영희(Young-Hee Cheon),서병현(Byeong-Hyun Suh),윤아람(A-Ram Yoon),이지혜(Ji-Hye Lee),우란숙(Ran-Sook Woo),송대용(Dae-Yong Song),백태경(Tai-Kyoung Baik) 대한해부학회 2009 Anatomy & Cell Biology Vol.42 No.4
허혈전조건화는 장시간의 허혈 발생 전에 일시적이고 반복적인 허혈을 유도하여 대뇌 손상을 감소시키는 것으로, 사립체의 K?ATP channel opener가 허혈전조건화를 유도하여 허혈세포에서 보호효과를 나타내는 것으로 보고되고 있으나 아직 자세한 기전은 알려져 있지 않다. 이 연구에서는 국소적 대뇌허혈 동물모델에서 허혈 손상시 K?ATP channel opener인 diazoxide 전처치에 의한 신경세포 보호효과의 기전을 밝히고자 하였다. 실험동물로는 300~350g 내외의 Sprague-Dawley계 흰쥐(n=34)를 사용하였으며, 정상대조군과 2시간 허혈군, 24시간 허혈군, diazoxide 전처치후 2시간 허혈군과 diazoxide 전처후 24시간 허혈군으로 세분하였다. 변형된 Longa법을 이용하여 국소적 뇌허혈술을 실시하였으며, diazoxide는 뇌허혈술 15분전에 3mg/kg을 넙다리동맥으로 투여하였다. 중간대뇌동맥 폐쇄에 의해 동측 대뇌겉질 대부분과 줄무늬체에서 뇌경색이 초래되었으며, diazoxide 전처치군에서는 허혈군에 비하여 경색부피가 감소되었다. 동시에 diazoxide 전처치군에서는 경색주변조직에서의 해면체성변형 및 신경세포의 퇴행성변화가 감소하는 소견을 보였다. 한편 2시간 허혈군에서는 정상대조군과 동일하게 TUNEL 염색에 양성반응을 보이는 세포를 관찰할 수 없었으나, 24시간 경과군에서는 다수의 신경세포가 양성반응을 보였다. 허혈군 및 diazoxide 전처치군 모두에서 허혈 2시간째 c-Fos에 면역양성반응을 보이는 신경세포의 수가 크게 증가하였으나, 24시간 경과군에서는 정상대조군 수준으로 다시 감소하였다. 한편 Bcl-2 혹은 pAkt에 면역양성반응으로 보이는 신경세포의 수는 허혈 2시간째부터 허혈대조군에 비해 통계적으로 유의하게 높게 나타났으며, 이러한 현상은 허혈 24시간째까지 지속되었다. 이상의 결과를 토대로, K?ATP channel opener인 diazoxide의 전처치는 허혈 초기 단계부터 세포자멸사 억제단백인 Bcl-2나 pAkt의 활성을 증가시키므로써 신경세포를 보호하고 세포 손상을 지연시킬 수 있을 것으로 여겨진다. Ischemic preconditioning is the earlier stress adaptive response that occurs during repeated episodes of the brief ischemia and reperfusion. It is now well known that this adaptive response can render the neuron more tolerant to the subsequent potential lethal ischemic injury. Although the selective mitochondrial K?ATP channel opener induces protective effects similar to that of ischemic preconditioning, the underlying mechanism is not konown yet. The purpose of this study was to investigate the mechanism of neuroprotective effect of diazoxide, a mitochondrial K?ATP channel opener, pretreatment on a focal cerebral ischemic injury of rat brain. Thirthy-four Sprague-Dawley rats were used. Animals were randomly divided into normal control group, middle cerebral artery (MCA) permanent occulusion group(experimental control group), and diazoxide pretreated group. Animals were sacrified at 2 hours or 24 hours after MCA occulusion injury. For inducing the focal cerebral ischemic injury, the left MCA was occuluded by modified Longa's method. Diazoxide (3mg/kg) was administrated though the femoral artery at 15 minutes earlier to surgical procedures. TTC-stained brain sections of experimental group showed a remarkable infarct injury in the ipsilateral cerebral cortex and striatum. However, the infarction volume of the diazoxide pretreated group was significantly reduced. Accordingly, the number of neurons undergoing eosinophilic degeneration and unclear chromatin condensation was reduced by diazoxide pretreatment. TUNEL-positive neurons were not detected at 2 hours after MCA permanent occlusion but lots of them were observed at 24 hours. The number of c-fos immunoreactive neurons was remarkably increased at 2 hours following MCA permanent occulusion and reduced to the basal level at 24 hours in both experimental control and diazoxide pretreated group. However, the number of Bcl-2 or pAkt immunoreactivitive neurons of the diazoxide pretreated group outnumbered those of the experimental control group at all timepoints in our experiment. In conclusion, the pretreatment of diazoxide, K? channel opener, could have neuroprtective effects on ischemic neurons by upregulating the expression of anti-apoptotic proteins, like Bcl-2 or pAkt.
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