Effect of 6-Hydroxydopamine (6-OHDA) on the Expression of Testicular Steroidogenic Genes in Adult Rats

허현진,안련섭,이성호 한국발생생물학회 2010 발생과 생식 Vol.14 No.3

A neurotoxin, 6-hydroxydopamine (6-OHDA) has been widely used to create animal model for Parkinson's disease (PD). The present study was undertaken to examine whether depletion of brain dopamine (DA) stores with 6-OHDA can make alteration in the activities of the testicular steroidogenesis in adult rats. Young adult male rats (3 months old) were received a single dose of 6-OHDA (200 ㎍ in 10 ㎕/animal) by intracerebroventricular (icv) injection, and sacrificed after two weeks. The mRNA levels of steroidogenesis-related enzymes were measured by qRT-PCRs. Serum testosterone levels were measured by radioimmunoassay. Single icv infusion of 6-OHDA significantly decreased the mRNA levels of CYP11A1 (control:6-OHDA group=1:0.68±0.14 AU, p<0.05), CYP17 (control:6-OHDA group=1:0.72±0.13 AU, p<0.05). There were no changes in the mRNA levels of 3β-HSD (control:6-OHDA group=1:0.84±0.08 AU) and 17β-HSD (control: 6-OHDA group=1:0.63±0.20 AU), though the levels tended to be decreased in the 6-OHDA treated group. Administration of 6-OHDA decreased significantly the mRNA level of StAR when compared to the level of saline-injected control animals (control:6-OHDA group=1:0.72±0.08 AU, p<0.05). Treatment with single dose of 6-OHDA remarkably lowered serum testosterone levels compared to the levels of control group (control:6-OHDA group=0.72±0.24:0.13±0.03 ng/㎖, p<0.05). Taken together with our previous study, the present study demonstrated that the activities of hypothalamus-pituitary-testis hormonal axis could be negatively affected by blockade of brain DA biosynthesis, and suggested the reduced reproductive potential might be resulted in the animals. More precise information on the testicular steroidogenic activities in PD patients and PD-like animals should be required prior to the generalization of the sex steroid hormone therapy to meet the highest standards for safety and efficacy.

Effect of 6-Hydroxydopamine (6-OHDA) on the Expression of Testicular Steroidogenic Genes in Adult Rats

Heo Hyun-Jin,Ahn Ryun-Sup,Lee Sung-Ho 한국발생생물학회 2010 발생과 생식 Vol.14 No.3

A neurotoxin, 6-hydroxydopamine (6-OHDA) has been widely used to create animal model for Parkinson's disease (PD). The present study was undertaken to examine whether depletion of brain dopamine (DA) stores with 6-OHDA can make alteration in the activities of the testicular steroidogenesis in adult rats. Young adult male rats (3 months old) were received a single dose of 6-OHDA (200 in 10 /animal) by intracerebroventricular (icv) injection, and sacrificed after two weeks. The mRNA levels of steroidogenesis-related enzymes were measured by qRT-PCRs. Serum testosterone levels were measured by radioimmunoassay. Single icv infusion of 6-OHDA significantly decreased the mRNA levels of CYP11A1 (control:6-OHDA group= AU, p<0.05), CYP17 (control:6-OHDA group= AU, p<0.05). There were no changes in the mRNA levels of -HSD (control:6-OHDA group= AU) and -HSD (control: 6-OHDA group= AU), though the levels tended to be decreased in the 6-OHDA treated group. Administration of 6-OHDA decreased significantly the mRNA level of StAR when compared to the level of saline-injected control animals (control:6-OHDA group= AU, p<0.05). Treatment with single dose of 6-OHDA remarkably lowered serum testosterone levels compared to the levels of control group (control:6-OHDA group=, p<0.05). Taken together with our previous study, the present study demonstrated that the activities of hypothalamus-pituitary-testis hormonal axis could be negatively affected by blockade of brain DA biosynthesis, and suggested the reduced reproductive potential might be resulted in the animals. More precise information on the testicular steroidogenic activities in PD patients and PD-like animals should be required prior to the generalization of the sex steroid hormone therapy to meet the highest standards for safety and efficacy.

대뇌 피질 신경 세포 일차 배양에서 6-hydroxydopamine에 의한 신경세포사멸의 특성

정재훈,강효정,손성향,정영기,곽병주,노재성 大韓神經精神醫學會 2000 신경정신의학 Vol.39 No.3

연구목적 : 본 연구는 생쥐 태자 대뇌 피질 세포 일차 배양에서 파킨슨씨병의 동물 모델을 만드는데 사용되는 신경독성 물질인 6-hydroxydopamine(6-OHDA)에 의한 신경세포 사멸의 특성을 관찰한 것이다. 방 법 : 생쥐태자의 신경세포를 배양하여 6-OHDA를 처리하고 이와 더불어 여러가지 신경세포 사멸에 영향을 주는 물질을 투여하여 신경세포의 사멸을 정량적으로 분석하고 형태학적 분석을 전자현미경을 통하여 관찰하였다. 결 과 : 배양한 신경세포에 6-OHDA를 처리하면 투여 양에 비례하여 신경세포의 사멸이 증가하여 50μM 66-OHDA를 24시간 투여하여 일으킨 신경세포 사멸의 형태학적 특징은 세포질의 수축 및 염색질의 응축(nuclear chromatin condensation) 및 핵질의 fragmentation을 동반하는 고사(apoptosis) 형태이다. 이 때의 신경세포의 사멸은 항고사 물질인, 1㎍/ml cycloheximide와 caspase 억제제인 10μMzVAD-fmk에 의해 약화되었으나 글루타메이트 길항제(10μM MK-801 혹은 50μM CNQX)나 항산화제 (100μM trolox 혹은 100μM N-acetyl-cysteine)는 6-OHDA에 의한 신경세포의 사멸을 막지 못했다. 결 론 : 이상의 형태학적 및 약물학적 특징은 6-OHDA가 고사성 신경세포 사멸을 유도한다는 것을 의미하고, 항산화제들이 효과가 없다는 것과 caspase 억제제가 보호효과가 있다는 것은 6-OHDA에 의한 고사성 신경세포 사멸에는 산화적 스트레스보다는 caspase cascade와 관여된 기전이 기여한다는 것을 시사한다. 또한 6-OHDA에 의한 신경세포의 사며른 도파민성 신경세포에 선택적이지 않으며, 일차 대뇌피질 신경세포 배양 시스템이 6-OHDA에 의한 신경세포사멸인구에 사용될 수 있음을 보여준다 Objectives : We examined the patterns of cell death induced by the 6-hydroxydopamine, a selective dopaminergic toxin that used to produce Parkinson's disease model. Method : Neocortices from 14 - or 15-day-old fetal mice for neuron-glia co-cultures were used for this experiments. Results : Cortical cell cultures exposed to 10-100μM 6-hydroxydopamine for 24 hr underwent neuronal death without injuring glia. The degenerating neurons showed hallmark of apoptosis featuring cell body shrinkage, nuclear chromatin condensation and aggregation, nuclear membrane disintegration with intact plasma membrane, and prominent internucle- osomal DNA fragmentation. Neither the glutamate antagonists (10μM MK-801 and 50μM CNQX) nor antioxidants(trolox, 100μM, N-acetyl-cysteine, 100μM prevented the 6-OHDA induced neuronal injury. The death was attenuated by addition of two different anti-apoptotic agents, 1㎍/ml cycloheximide and caspase inhibitor(100μM zVAD-fmk). Conclusion : These features suggest that 6-OHDA induced apoptotic type of neuronal death in cortical neuronal culture. Considering the protective effect of caspase inhibitors, a mechanism involing caspase cascade rather than oxidative stress is responsible for the 6-OHDA-induced neuronal apoptosis. In addition, our results showed that 6-OHDA-induced apoptosis is not confined to dopaminergic neurons and the primary cortical culture system so this system is suitable for the study of 6-OHDA-induced neuronal apoptosis.

수컷 흰쥐의 시상하부-뇌하수체 축 호르몬 유전자 발현에 미치는 6-Hydroxydopamine(6-OHDA)의 영향

허현진,안련섭,이성호 한국발생생물학회 2009 발생과 생식 Vol.13 No.4

6-hydroxydopamine(6-OHDA)는 파킨슨 질환 동물 모델의 제조에 널리 사용되는 신경독소로 도파민성 뉴런에 대한 특이적인 독성을 나타낸다. 도파민 신호는 중추신경계의 광범위한 영역에서 생리 기능을 조절하는데, 이에 따라 파킨슨병 환자와 6-OHDA를 처리한 동물들의 신경내분비 활성에 극심한 변화가 있을 것으로 예상할 수 있다. 하지만 6-OHDA 주사 모델에서 시상하부-뇌하수체 신경내분비 회로에 관한 연구들은 전무한 실정이다. 본 연구는 6-OHDA에 의한 뇌 카테콜아민 합성의 차단이 성체 수컷 흰쥐의 시상하부-뇌하수체 호르몬 유전자들의 전사 활성에 일으키는 변화를 조사한 것이다. 생후 3개월의 수컷 흰쥐(SD strain)에 개체 당 200 ㎍의 6-OHDA를 10 ㎕의 생리식염수에 녹여 뇌실 내 주사(icv)하였고, 2주 후에 모든 실험동물들을 희생시켰다. 시상하부-뇌하수체 호르몬 유전자들의 mRNA 수준을 조사하기 위해 total RNA를 추출하여 반-정량적 RT-PCR을 시행하였다. 카테콜아민 생합성에서 속도조절효소로 작용하는 tyrosine hydroxylase(TH)의 경우 6-OHDA군에서 대조군에 비해 유의한 발현 감소가 나타났고(대조군:6-OHDA군=1:0.72±0.02AU, p<0.001), 이를 통해 6-OHDA 주사의 효력을 확인하였다. 시상하부에서 gonadotropin-releasing hormone(GnRH)과 corticotropin releasing hormone(CRH)의 mRNA 수준은 6- OHDA군이 대조군에 비해 유의하게 낮았다(GnRH, 대조군:6-OHDA군=1:0.39±0.03AU, p<0.001; CRH, 대조군:6-OHDA군=1:0.76±0.07AU, p<0.01). 뇌하수체에서 glycoprotein hormone들의 공통적인 alpha subunit(Cgα)과 LH beta subunit(LH-β) 그리고 FSH beta subunit(FSH-β)의 mRNA 수준의 경우 모두 6-OHDA군에서 대조군에 비해 유의한 감소를 나타냈다(Cgα, 대조군:6-OHDA군=1:0.81±0.02AU, p<0.001; LH-β, 대조군:6-OHDA군=1:0.68±0.04AU, p<0.001; FSH-β, 대조군:6-OHDA군=1:0.84±0.05AU, p<0.01). 이와 유사하게, 6-OHDA군에서의 뇌하수체 adrenocorticotrophic hormone(ACTH) 전사 수준 역시 대조군에 비해 유의하게 낮았다(대조군:6-OHDA군=1:0.86±0.04AU, p<0.01). 본 연구는 중추신경계로의 도파민 신경독소 주입에 의해 두 가지의 시상하부-뇌하수체 신경내분비 회로인 GnRH-성선자극호르몬 회로와 CRH-ACTH 회로의 전사 활성이 하향조정됨을 증명하였다. 이러한 결과는 시상하부로의 CA입력은 시상하부-뇌하수체 기능 조절을 통해 생식소와 부신의 활성에 영향을 미침을 시사하는 것으로, 파킨슨병 환자들에게서 빈번하게 발생하는 성 기능 장애와 열악한 스트레스 반응을 설명할 단서를 제공한다.

6-OHDA가 흰쥐 등쪽솔기핵내 도파민성 신경세포와 별아교세포에 미치는 영향

홍은석,남성안,조승묵,강태천,원무호,최창토 대한해부학회 1999 Anatomy & Cell Biology Vol.32 No.4

6-OHDA가 흰쥐 등쪽솔기핵내 도파민성 신경세포와 별아교세포에 미치는 영향

홍은석(Eun Seog Hong),남성안(Seong Ahn Nam),조승묵(Seung Mook Jo),강태천(Tae-Cheon Kang),원무호(Moo Ho Won),최창도(Chang Do Choi) 대한해부학회 1999 Anatomy & Cell Biology Vol.32 No.4

신경독성물질인 6-hydroxydopamine (6-OHDA)이 중추신경계통 내 도파민성 신경세포에 미치는 영향과 이에 따른 별아교 세포들의 반응을 형태학적으로 규명하고자 본 연구를 시행하였다. 흰쥐의 가쪽뇌실에 6-OHDA를 투여한 후 면역조직화학 염색을 시행하여 광학현미경 하에서 등쪽솔기핵 내 도파민성 신경세포에 나타나는 퇴행성변화와 주위 별아교세포들의 반응양상 등을 경시적으로 제 3일, 제 5일, 제10일 및 제20일에서 관찰하였던 바 아래와 같은 결과를 얻었다. 6-OHDA에 의한 도파민성 신경세포의 퇴행성변화는 약물투여후 제 3일군에서 세포돌기가 팽대되고, 제 5일군과 제 10일군에서는 세포돌기의 소실과 함께 세포체가 위축되었고, 제20일군에서는 세포체가 소실되었다. 또한 6-OHDA에 의해 도파민성 신경세포들의 손상이 진행되면서 별아교세포들의 반응양상은 제 5일에서 대조군에 비해 급격하게 증가하였으며, 제20일에 이르러 최고값을 보였다. 이상의 결과로부터 6-OHDA가 중추신경계통 내 도파민성 신경세포들에 선택적이고 강한 세포독성을 유발하여 퇴행성 변화가 진행되고, 세포 손상이 시간 경과에 따라 진행되면서 주위의 별아교세포들이 지속적으로 증가된 활동을 보인다는 사실을 알게 되었다. This study was designed to clarify the cytotoxic effects of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) on the dopaminergic neurons and astrocytes in the dorsal raphe nucleus (DRN), and to investigate neurodegenerative changes by immunohistochemistry. Adult male rats (Sprague-Dawley strain) weighing from 250 to 350 g were used as experimental animals. 6-OHDA (100 μg dissolved in 0.1% ascorbic acid) was injected into the lateral ventricle of the rat brain with the Hamilton syringe. The control rats were treated with the similar volume of 0.1 % ascorbic acid. The rats were sacrificed at the 3rd, 5th, 10th and 20th day, respectively, after the injection of 6-OHDA. The cytotoxicity of 6-OHDA resulted in severe neurodegeneration of the dopaminergic neurons in the DRN. In the 3rd day, the dopaminergic fibers were dilated. In the 5th and 10th days, the dopaminergic fibers were depleted, and dopaminergic cell bodies were shrunken. In the 20th day, the dopaminergic cell bodies were almost completely disappeared. Astroglial reactions induced by 6-OHDA were also observed in the DRN. In the 5th day, astrocytes were significantly increased as compared with that of the control value. The value were reached at its maximum by the 20th day. Based on the present results, it suggests that 6-OHDA may act as a specific neurotoxin to dopaminergic neurons in the DRN, and induce severe neurodegenerative changes. Also, it suggests that the astroglial reaction in the DRN is gradually activated during the neurodegerative changes

흰쥐 선조체에서 6-OHDA-유도 도파민 고갈 및 SH-SY5Y 세포주에서 6-OHDA-유도 산화적 스트레스에 대한 l-Deprenyl 의 신경 보호효과

김은미(Eun Mi Kim),최신규(Shinyu Choi),이경림(Kyunglim Lee),김화정(Hwa Jung Kim) 대한약학회 2005 약학회지 Vol.49 No.4

A neurotoxin, 6-hydroxydopamine (6-OHDA) has long been used to form a Parkinson's disease (PD) model by inducing the lesion in catecholaminergic pathways, particularly the nigrostriatal dopamine (DA) pathway, Whereas l-depre- nyl, a selective inhibitor of monoamine oxidase (MAO) type B, is now widely used in the treatment of PD, the precise action mechanism of the drug remains elusive. In this study, we investigated whether l-deprenyl shows protective effect against the DA depletion induced by 6-OHDA in rat brain, and against 6-OHDA-induced neurotoxicity and oxidative stress in catecholaminergic neuroblastoma SH-SY5Y cells that are known to lack MAO-B activity, Pretreatment of l-deprenyl sig- nificantly enhanced the striatal DA, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, homovanilic acid, and 3-methoxytyramine levels compared to the untreated 6-OHDA-lesioned rat, indicating that l-deprenyl pretreatment prevents 6-OHDA-induced deple- tion of not only striatal dopamine but also its metabolites. Treatment of 6-OHDA for 24 hrs decreased the cell viability and increase the generation of ROS in dose-dependent manners. We further investigated whether caspase activity is involved in the action of l-deprenyl. Treatment of l-deprenyl (0.1~100μM) did not produce any changes in 6-OHDA-induced cleavage of poly (ADP-ridose) polymerase in SH-SY5Y cells. Our results suggest that the neuroprotective effect of l-deprenyl against 6-OHDA is due to its increased scavenger activity, but independent of inhibition of MAO-B or caspase-3 activation.

선조체 내 6-Hydroxydopamine 주입이 흰쥐 뇌에서 신경영양성 인자들의 발현에 미치는 영향

김병조,김현,이대희 대한신경과학회 1998 대한신경과학회지 Vol.16 No.2

Baicalein Protects 6-OHDA-induced Neuronal Damage by Suppressing Oxidative Stress

Heh-In Im,Eunjoo Nam,Eun-sun Lee,Yu-jin Hwang,Yong Sik Kim 대한생리학회-대한약리학회 2006 The Korean Journal of Physiology & Pharmacology Vol.10 No.6

The protective effects of baicalein, one of the flavonoids in Scutellaria baicalensis Georgi, were evaluated against 6-hydroxydopamine (6-OHDA)-induced neuronal damage in mice and cultured human neuroblastoma cells. Nigrostriatal damage was induced by stereotaxically injecting 6-OHDA into the right striatum. Baicalein was administered intraperitoneally 30 min before and 90 min after lesion induction. Animals received a further daily injection of baicalein for 3 consecutive days. Two weeks after 6-OHDA injection, contralateral rotational asymmetry was observed by apomorphine challenge in lesioned mice. Tyrosine hydroxylase (TH) immunohistochemistry revealed a significant loss of terminals in lesioned striatum and the reduction of the numbers of TH-positive cell in the ipsilateral substantia nigra (SN). In addition, the levels of dopamine (DA) and DA metabolites were reduced and lipid peroxidation was increased in lesioned striatum. However, baicalein treatment reduced apomorphine-induced rotational behavior in 6-OHDA-lesioned mice, and increased TH immunoreactivity in the striatum and SN, and DA levels in lesioned striatum. Lipid peroxidation induced by 6-OHDA was also inhibited by baicalein treatment. Furthermore, when SH-SY5Y human neuroblastoma cells were treated with baicalein, 6-OHDA-induced cytotoxicity and reactive oxygen species (ROS) production were significantly reduced. These results indicate that baicalein effectively protects 6-OHDA-induced neuronal damage through antioxidant action.

6-hydroxydopamine (6-OHDA)을 투여한 흰쥐 말초 조직에서의 steroidogenesis 활성 변화

노숙희,이성호 한국발생생물학회 2010 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.29 No.-

6-hydroxydopamine (6-OHDA)은 dopamine 뉴런과 norepinephrine 뉴런을 사멸시키는 신경독소로서, 실험동물의 뇌에 직접 미세주입하여 Parkinson's disease (PD)와 유사한 증세를 야기하는 모델에 널리 사용된다. 그런데, 6-OHDA 주사후 뇌내 생식내분비 관련 유전자들의 활성을 조사한 연구는 매우 제한적이며, 더욱이 시상하부-뇌하수체-표적기관 조절 개념에서 하부 표적기관 (말초조직)에서의 활성조사는 이루어진 바가 거의 없다. 따라서 본 연구는 6-OHDA에 의한 PD 유도 흰쥐 모델을 사용하여 정소와 부신의 활성 변화를 조사하고 비교하였다. 수컷 흰쥐 (3 month)에 6-OHDA (200 ㎍ in 10 ㎕ of saline/animal)을 좌측 제3뇌실에 주입하고 2주 후 희생시켰다. 시상하부-뇌하수체-정소 호르몬 축 (생식)과 시상하부-뇌하수체-부신 호르몬 축 (스트레스)의 유전자 활성과 혈중 testosterone과 coticosterone 수준을 측정하였다. 생식관련 유전자 발현의 경우, 6-OHDA 주사에 의해 시상하부에서의 KiSS-1, GPR 54, GnRH, 뇌하수체에서의 common α, LHβ, FSHβ subunit, 정소에서의 StAR, CYP11A1, CYP17A1 mRNA 수준이 모두 유의하게 감소하였으며, 혈중 testosterone 수준도 유의하게 감소하여 생식기능의 저하를 시사하였다. 스트레스 관련 유전자 발현의 경우, 6-OHDA 주사에 의해 시상하부에서의 TH, CRH, 뇌하수체에서의 ACTH mRNA 수준은 유의하게 낮았으나, 부신 수질의 catecholamine 합성 효소들인 TH와 PNMT mRNA 수준은 오히려 유의하게 증가하였고, 부신 피질의 스테로이드 합성 관련 유전자들인 StAR, CYP11A1, 3β-HSD, CYP11B1 mRNA 수준 역시 유의하게 증가하였다. 혈중 corticosterone 수준은 증가하는 경향을 보였으나 유의성은 없었다. 이 결과는 정소와 부신 (피질)의 스테로이드 합성 기구들이 중추신경에서의 catecholamine 결핍에 상반된 반응을 나타냄을 보여준 것으로, 6-OHDA 주사 모델이 PD의 진행과 말초조직들의 기능 변화에 대한 이해를 증진시키는데 도움이 될 것으로 사료된다.