Polyamine과 prothrombin kringle-2 에 의한 신경세포와 미세아교세포의 사멸기전에 관한 연구

Abstract

퇴행성 뇌 질환의 주요원인은 신경세포 사멸이라 할 수 있다. 따라서 신경세포 사멸의 기전을 밝히는 것은 뇌 질환의 과정을 이해하고 중재하는 하는 방법을 가능하게 할 것이다. 뇌의 염증반응은 퇴행성 뇌 질환의 발병에 관여하는 것으로 알려져 있다. 뇌의 면역세포로 잘 알려진 신경교세포인마이크로글리아는 염증 매개물질들을 생성하는데 이러한 염증매개물질들은신경세포사멸의 한 원인으로 작용하고 있다. 또한 뇌의 생체항상성을유지하기 위해서는 활성화된 신경교세포는 항 염증반응 사이토카인 (antiinflammatory cytokine)들에 의해 제어되어야 한다. 따라서 본 연구는 파 킨 슨 병 에 서 일 어 나 는 도 파 민 신 경 세 포 사 멸 기 전 연 구 와 더 불 어 활성화된 신경교세포 가 신경세포 사멸 및 사멸방지에 관련된 작용 기전을조사하였다. 최근연구결과에 의하면 p o l y am i n e 은 신경세포 사멸을 유발시킨다고 알려졌다. 체내 또는 시험관내의 사멸은 polyamine 의 생합성 효 소 인 o r n i t h i n e d e c a r b o x y l a s e ( O D C ) 의 반 응 억 제 제 인 α-difluoromethylornithine (DFMO)의 처리에 의해 보호되는 것을 관찰하였다. TRPV1 길항제인 capsazepine (CZP)에 의하여 6-OHDA 와 polyamine 에 의한 도파민 신경세포의 손상이 억제되는 것을 보아, TRPV1 활 성 이 도 파 민 신 경 세 포 독 성 에 관 여 하 는 확 인 할 수 있 었 다 . 또 한 중뇌신경세포 배양에 DFMO 를 전 처리한 후 6-OHDA 를 처리 하였을 때6-OHDA 만 처리한 경우와 다르게 인산화된 Akt 의 증가와 caspase-3 의 억 제 를 w e s t e r n b l o t 으 로 확 인 하 였 다 . 이 실 험 결 과 로 중 뇌 신경세포배양에서 도파민 신경세포의 신경독성에 관여하는 6-OHDApo l y a m i n e s - T R P V 1 간 신호전 달 체계 를 처 음으로 확인하였다. 프로쓰롬빈 크링글-2 는 염증을 유발시킬 수 있는 물질로 뇌의 면역반응에 관여하는 마이크로글리아를 활성화 시켜 염증매개물질들을 유발시킨다고 알려졌다. 프로쓰롬빈 크링를-2 의 증가는 주로 혈장내 프로쓰롬빈으로부터 나오지만 여러 보고들에 의하면 뇌에서도 프로쓰롬빈의 전사체가 발현 되어지고 손상이 일어났을 때 쓰롬빈의 양이 증가하는 것처럼 프로쓰롬빈 크링를-2 의 생성이 증가된다고 볼 수 있다. 프로쓰롬빈 크링를-2 을해마대뇌피질에 주입하였을 때 강한 마이크로글리아의 활성화를 면역화학염색법을 통해 관찰할 수 있었고, 활성화된 마이크로글리아에서 염증반응을 유발시킬 수 있는 물질들의 발현을 관찰할 수 있었다. 또한 프로쓰롬빈 크링글-2 에 의해서 NADPH oxidase의 구성요소 (p47 ^(phox), p67^(phox))의 발현이 증가되고, p67^(phox)가 마이크로글리아에 위치하고, NADPH oxidase의 활성화에 필요한 p67^(phox)의 세포질로부터 세포막으로의 이동을 관찰하였다. 프로쓰롬빈 크링글-2 에 의한 활성산소의 생성을 대뇌피질에서 관찰하였다. 이런 일련의 과정을 통해 만들어진 활성산소에 의해서 단백질의산화와 신경세포의 사멸이 유발된다는 것을 NADPH oxidase저해제, 항산화제를 사용하여 검증할 수 있었다. 이 결과를 통해 프로쓰롬빈 크링글-2 에 의한 신경세포사멸은 마이크로글리아의 활성화에 의한 세포독성을 유발시킬 수 있는 물질의 생성증가와 세포변성을 일으키는 활성산소의 생성을 통해 일어난다는 것을 확인하였다. 따라서, 과도한 마이크로글리아와 NADPH oxidase활성화를 저해하면 산화적 염증반응을 통해 일어나는 세포사멸을 억제할 수 있을 것이다. 과도하게 활성화된 마이크로글리아의 염증반응을 조절하는 기전은 매우 중요하고 필요하다. 뇌의 염증반응을 조절하는 중요한 기전 중의 하나는 활성화된마이크로글리아의 사멸이다. 프로쓰롬빈 크링글-2 에 의해 활성화된마이크로글리아에 Interleukin-13 이나 Interleukin-4 를 같이 처리하였을때 8 일째 마이크로글리아의 사멸을 관찰하였다. 흥미롭게도 프로쓰롬빈크링글-2 를 단독 처리하였을 때 보다 Interleukin-13 이나 Interleukin-4 를 프로쓰롬빈 크링글-2 와 함께 처리 하였을때 활성산소가 더 증가되는것을 확인하였다. 게다가 Interleukin-13 이나 Interleukin-4 가 증가시킨활성산소는 NADPH oxidase 의 반응억제제인 apocynin 에 의해 감소되는것을 확인하였다. Interleukin-13 이나 Interleukin-4 에 의한 마이크로글리아의 사멸은 NADPH oxidase 의 저해제와 항산화제 에 의해감소되는 것을 관찰하였다. 프로쓰롬빈 크링글-2 와 Interleukin-13 이나Interleukin-4 를 같이 처리하였을 때 Cyclooxygenase-2 (COX-2) 가 증가하였다. NADPH oxidase 의 저해제와 항산화제 에 의해 Interleukin-13 이나 Interleukin-4 에 의해 증가된 COX-2 의 증가는 감소되었다. COX-2 저해제를 처리하였때 Interleukin-13 이나 Interleukin-4 에 의한 마이크로글리아의 사멸이 감소되는 것을 관찰하였다.