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.

알쯔하이머병 환자 뇌의 해마피질내 rab6 단백의 발현

전영희(Young-Hee Cheon),강영중(Yeong-Jung Kang),이지혜(Ji-Hye Lee),표정수(Jung-Soo Pyo),백태경(Tai-Kyoung Baik) 대한해부학회 2005 Anatomy & Cell Biology Vol.38 No.5

베타 아밀로이드는 아밀로이드 전구단백이 β-secretase 및 γ-secretase에 의하여 분해됨으로써 생성된 후 세포 밖으로 배출되어 뇌의 다양한 부위에 축적되어 신경세포 독성을 나타내므로 알쯔하이머병의 주요한 원인 물질 중 하나로 인식되고 있다. GTP 결합 단백질인 rab 단백은 물질이동에 다양한 역할을 수행하며, 특히 rab6 단백은 골지복합체에서 형질내세망으로 물질의 역전달에 관여하는 것으로 추정되고 있다. 아밀로이드 전구단백이 rab6 단백에 의해 역전달되어 이동될 경우 골지복합체에 존재하는 β-secretase와 형질내세망에 존재하는 γ-secretase의 순차적인 작용에 의하여 베타 아밀로이드의 생성이 증가될 가능성이 있다. 그러므로 본 연구에서는 알쯔하이머병의 병리학적 병기에 따른 신경세포내 rab6 단백의 활성 변동을 조사하여 베타 아밀로이드 생성과 rab6 단백 활성의 연관성에 대한 기초자료를 얻기 위하여 이 연구를 시도하였다. 연구에 사용된 알쯔하이머 뇌는 손상 정도에 따라 임상전기와 임상기로 분류한 후 인지기능과 밀접한 관련이 있는 해마피질에서 질병의 경과에 따른 rab6 단백의 발현여부를 관찰하고자 항rab6 단백 항체를 이용한 면역 조직화학적 염색을 시행하였다. 결과를 종합하면, 알쯔하이머병의 특징적 병리소견인 베타 아밀로이드는 관통경로를 따라 치아이랑의 분자층에서 다수 관찰되었고, 알쯔하이머병이 진행될수록 해마피질내 모든 구획의 피라밋세포에서 rab6 단백의 발현이 증가되었다. 알쯔하이머 뇌의 해마피질내 CA1 및 CA3 구획이 CA2 구획에 비해 rab6 단백의 발현이 증가되었으며 이는 내후각뇌피질에서 치아이랑의 분자층을 경유하여 CA3 구획에 도달한 후 다시 CA1 구획으로 투사되는 기억회로의 관통경로 손상과 밀접한 관계가 있을 것으로 생각된다. The ras-related GTP binding protein, rab6, is located in late Golgi compartment. Modulation of β-and γ-secretase activity may lead to production of β-amyloid fragments that are ultimately deposited in senile plaques at the brain of Alzheimer patients. Because modulation of rab6-mediated intracellular transport has been known to affect amyloid precursor protein (APP) processing, we investigated the rab6 immunoreactivity on the hippocampal neurons in the Alzheimer brains, according to the pathological staging of the disease. A total of 30 brains were used for this study. Campbell’s silver stain for β-amyloid and immunohistochemistry for rab6 protein were employed. The cortices of the hippocampal formation and the neighboring temporal neocortex were observed. The results are obtained as follows: 1. In normal elderly brains, no amyloid plaque is seen. In Alzheimer brains, a number of amyloid plaques are seen at the temporal neocortex and dentate gyrus. 2. In normal elderly brains, the perikaria of the pyramidal cells at the CA1 sector shows weak rab6 immunoreactivity. At the CA2 and CA3 sectors, trace immunoreactivity is observed in the pyramidal cells. 3. In preclinical Alzheimer brains, the perikaria of the pyramidal cells at the CA1 sector shows moderate rab6 immunoreactivity and the cells at the CA2 sector show weak immunoreactivity. A weak to moderate immunoreactivity is seen in the pyramidal cells of the CA3 sector. 4. In clinical Alzheimer brains, the pyramidal cells at the CA1 and CA3 sectors show strong rab6 immunoreactivity, but the cells at the CA2 sector shows moderate immunoreactivity. It is suggested that alteration of intracellular protein transport caused by abnormal rab6 activity may modulate amyloid precursor protein processing, which results in β-amyloid production.

태생기 및 신생기의 Phosphatidylcholine 보충이 기억력 향상에 미치는 영향 : 전뇌기저부의 Choline성 신경세포 활성에 관한 연구

전영희(Cheon Young Hee),장유경(Chang Yu Kyung),백태경(Baik Tai Kyoung) 韓國營養學會 1999 Journal of Nutrition and Health Vol.32 No.8

미주신경 절단시 표면활성물질단백 변화에 대한 면역조직학적 연구

전영희(Young-Hee Cheon),배현혜(Hyun-Hae Pae),윤아람(A-Ram Yoon),이지혜(Ji-Hye Lee),백태경(Tai-Kyoung Baik) 대한해부학회 2006 Anatomy & Cell Biology Vol.39 No.5

표면활성물질은 허파꽈리의 표면장력을 낮추어 가스교환을 용이하게 하는 인산지질단백 복합체로써 부족하게 되면 허파꽈리에서의 가스교환에 장애가 초래되어 급성호흡곤란증후군이 유발되는 것으로 알려져 있다. 급성호흡곤란증후군 환자의 허파에서 유리질막 형성, 허파꽈리 중격의 섬유화 및 제2형 허파꽈리세포내 표면활성물질의 감소 등과 같은 변화가 초래됨은 이미 잘 알려져 있으나 두부손상으로 인해 유발되는 급성호흡곤란증후군의 정확한 발병기전에 대한 연구는 보고된 바가 매우 드물다. 그러므로 연구자는 두부손상 혹은 신경인성 급성호흡곤란증후군의 병리학적 기전에서 미주신경의 역할을 규명하고자 하위 경부 미주신경을 절단한 후 허파꽈리세포에서 표면활성물질단백의 변동을 조사하였다. 체중 230 gm 내외의 Spraque-Dawley 흰쥐를 사용하였고 정상대조군 및 미주신경 절단군으로 구분하여 수술 후 3시간, 8시간 및 24시간 경과후에 허파를 절취하였다. 허파조직은 Hematoxylin-Eosin 염색, Masson’s trichrome 염색, SP-A 및 ProSP-C에 대한 면역조직화학염색을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 미주신경절단군에서는 허파꽈리 상피세포의 괴사 및 두꺼운 유리질막 형성으로 허파꽈리의 형태가 변형되었고 비후된 허파꽈리 중격에서 다수의 염증세포 침윤과 아교원섬유가 증가되었으며 허파꽈리 부종이 관찰되었다. 2. 미주신경절단군의 허파조직 내 SP-A 및 ProSP-C 면역활성은 수술 후 시간이 경과됨에 따라 감소되었다. 이상의 결과를 종합하면, 하위 경부 미주신경 절단으로 인한 자율신경실조가 SP-A 및 SP-C와 같은 표면활성 물질단백의 대사에 변동을 초래하고, 허파조직에 속발성 염증반응을 유발하여 급성호흡곤란증후군과 유사한 급성 허파 손상을 유도하는 것으로 생각된다. Pulmonary surfactant prevents alveolar collapse by reducing alveolar surface tension and aids gaseous exchange in the lung. Since inadequate production of pulmonary surfactant is a key etiological process in ARDS, surfactant may play an important role in pathogenesis of ARDS. To provide a clue for establishing pathological mechanism of post-traumatic or neurogenic ARDS, we studied the influence of the vagal innervation on pulmonary surfactant metabolism. A total of 20 S-D rats (about 230 gm wt. each) were divided into two conditions: normal control and vagotomized groups. The vagotomized rats were subdivided into 3 hours, 8 hours and 24 hours groups. To preserve the superior cervical cardiac branches, both vagus nerves were cut at the lowest part of the carotid triangle. Cannula for adequate respiration and suction was fitted into the trachea. The lung tissue were processed for H&E, Masson’s trichrome, Immunohistochemistry using anti-surfactant protein A (SP-A) and .anti-prosurfactant protein C (ProSP-C). The results were as follows; 1. The lungs of the vagotomized rats showed alveolar edema, fibrosis with infiltration of inflammatory cells and hyaline membrane formation. 2. In the lungs of the vagotomized rats, SP-A and ProSP-C immunoreactivity was decreased in proportion to postoperation time. Consequently, it can be postulated that autonomic disturbances caused by vagal interruption may induce ARDS-like pulmonary damage by modulating alveolar surfactant protein metabolism and by evoking the secondary inflammatory processes.

쥐의 말초신경손상모델로서의 궁둥신경절단모델과 L5 척수신경절단모델의 비교연구

송대용(Dae- Yong Song),이지혜(Ji-Hye Lee),유하늘(Ha-Nul Yu),박채리(Chae-Ri Park),우란숙(Ran-Soak Woo),홍성엽(Sung- Yaup Hong),전영희(Young-Hee Cheon),구형남(Hyung-Nam Goo),백태경(Tai-Kyoung Baik) 대한체질인류학회 2012 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.25 No.1

연구자들은 L5 척수신경만을 선택적으로 절단하고 L5 척수분절을 다른 척수 부위와 구별하여 연구함으로써 기존의 궁둥신경절단 모델의 단점을 보완할 수 있는 새로운 말초신경절단 모델을 제안하고자 이 연구를 수행하였다. 300?350g Sprague Dawley계 흰쥐를 이용하여 4개의 실험군으로 나누어 연구하였다. 1. 궁둥신경 절단군: 궁둥신경이 온종아리신경과 정강신경으로 나눠지는 오금부위에서 궁둥신경을 절단한 군. 2. L5 절단군: L5 척수신경이 L5 척수사이구멍을 통과하여 출현하는 부위에서 L5 척수신경만을 선택적으로 절단한 군. 3. 접합군: L5 척수신경 절단 후 바로 봉합한 군. 4. 대조군: 시술 과정은 동일하게 수행하였으나 신경에 손상을 가하지 않은 군. 그리고 일부 실험동물의 경우에는 L5 척수분절을 확인하기 위하여 L5 척수신경을 절단한 후 FluoroGold를 주입하였다. L4와 L6의 척수신경뿌리를 기준으로 L4~L6 척수분절을 절단하고,40 ㎛의 두께로 관상절편을 제작한 결과 평균 180개 정도의 조직절편을 얻을 수 있었다. 이 중, 약 50개의 절편에서 FluoroGold에 양성반응을 보이는 척 수운동신경세포가 관찰되어 L5 척수분절범위는 50개의 절편, 즉 2mm로 하였다. L5 척수분절은 Cresyl violet 염색에서도 형태적으로 L4 및 L6 척수분절과 구별할 수 있었다. 시술 2주 및 4주 후에 동물을 희생하여 L5 척수 운동경세포의 수를 계수한 결과, 대조군과 비교하여 L5 절단군에서 약 8%의 신경세포 수 감소가 확인되었다. 접합군과 궁둥신경 절단군은 대조군과 비교하여 유의할 만한 변화를 보이지 않았다. 본 연구를 통해 제시한 L5 척수신경절단 모델은 L5 척수운동신경세포에서 기원하는 거의 대부분의 축삭을 절단하고, L5 척수분절에만 국한하여 연구를 수행한다는 점에서 기존의 궁둥신경절단 모델을 기반으로 한 연구 방법에 비해 매우 신뢰도가 높은 연구방법이라 제안하는 바이다. The aim of this study was to propose new more reliable peripheral nerve transection model to overcome the defect of the traditional sciatic axotomy model by specifically transecting L5 spinal nerve just after emerging from the intervertebral foramen and confining analysis area to the L5 spinal segment. The adult male Sprague-Dawley rats, weighing 300?350 g at the time of surgery, were used for the experiments. Four different experimental groups were used. 1. Sciatic nerve transection (Sc-Tx) group: transect the sciatic nerve in the popliteal fossa where it divided into the common peroneal nerve and tibial nerve. 2. L5 spinal nerve transection (L5-Tx) group: L5 spinal nerve was specifically transected. 3. Suture (Su) group: L5 spinal nerve was transected and immediately sutured. 4. Control group: the same surgical procedure with L5 spinal nerve transection group was performed except for the excision of L5 spinal nerve. To distinguish L5 motoneurons from the other level ones, the animals were received the retrograde tracer, FluoroGold into the axotomized proximal nerve stump. Serial coronal frozen sections at 40 ㎛ thick through the L4 to L6 spinal segment was performed and the resultant total number of sections was about 180. Approximate serial 50 sections (approximately 2 mm) could be considered as the L5 segment based on the number of the fluorescent signals (above 20). L5 spinal segment could be differentiated from L4 and L6 segment based on their morphological characteristics under Cresyl violet stain. In L5-Tx group, at 2 and 4 weeks post-transection, the number of L5 spinal motoneurons was reduced by 8%. Meanwhile, Sc-Tx and Su groups showed no statistically notable changes. In this study, the authors could propose more reliable peripheral nerve axotomy model than the conventional sciatic nerve axotomy model by specifically transecting L5 spinal nerve and confining the investigating area within the L5 spinal segment.