Effect of dexmedetomidine on depressive-like behavior induced by sleep deprivation in mice

국문 초록 (Abstract)

수면박탈 (Sleep deprivation)은 생리학적 문제점을 야기시킬 뿐만 아니라 정도에 따라 우울증 등과 같은 심리학적 변화를 초래하게 된다. Dexmedetomidine (Precedex®)은 α2 수용체 특이성이 큰 선택적인 α2 아드레날린성 작용제 (α2-adrenoceptor agonist)로써 진정 (sedation), 진통 (analgesia) 효과를 비롯해 다양한 임상적 효용성을 지니고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서 수면박탈을 시킨 생쥐에게 우울증상의 변화를 확인하고, 도파민과 세로토닌과의 연관성을 평가하여 dexmedetomidine의 치료적 효과에 대하여 알아보았다. 실험동물은 15주령 된 ICR 마우스 50마리를 사용하였으며, 집단분류는 무작위 추출법에 의해 대조군, 수면박탈 유발군, 수면박탈 유발 후 5, 10, 20 ul/kg의 농도의 dexmedetomidine 투여군 등 총 5집단으로 분류하였다. 수면박탈은 90 cm × 60 cm × 40 cm 크기의 투명 아크릴 통에 지름 3 cm, 높이 10 cm의 원형 플렛폼 15개 있는 장비를 사용하였다. 실험동물의 수면을 박탈하기 위해 원형 플렛폼의 높이 9cm까지 물을 채웠으며, 이는 실험동물이 수면에 취하여 자세가 무너지면 수중에 빠져 지속적인 수면을 취하지 못하게 하는 원리이다. 수면박탈은 총 7일간 지속되었으며, 음수와 식이는 아크릴 케이지 뚜껑에 배치하여 실험동물이 자유롭게 섭취하도록 하였다. 약물의 처치는 수면박탈 2일째 되는 날부터 각 농도별로 일일 일회 총 6일간 복강투여 하였다. 우울증상을 평가하기 위해 수면박탈 6일째 되는 날 강제적 수영 검사 (forced swimming test)를 실시하였으며, 세로토닌, 도파민 및 도파민 D1수용체의 평가는 면역조직화학법과 웨스턴 블롯을 통해 평가하였다. 본 연구결과, 수면박탈은 봉선핵 부위에서 5-HT와 TPH 양성세포수를 감소시켰으며, 도파민 신경세포를 나타내는 TH 발현을 전전두엽 (pre-frontal cortex), 선조체 (striatum), 흑질 (substantia nigra) 부위에서 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 수면박탈은 전전두엽, 선조체, 흑질 부위에서 도파민 D1 수용체를 감소시키는 것으로 나타났다. 이는 수면박탈이 우울증 유발에 관여하는 신경전달물질인 도파민과 세로토닌 변화에 관여하고 있음을 의미한다. 그러나 dexmedetomidine의 투여는 수면박탈로 인해 감소된 5-HT와 TPH발현을 증가시켰으며, 증가된 TH 발현은 억제하는 것으로 나타났다. 또한 수면박탈에 의해 감소된 도파민 D1 수용체는 dexmedetomidine의 투여가 의미 있게 증가시키는 것으로 나타났다. Dexmedetomidine의 세로토닌과 도파민의 변화는 수면박탈에 의해 초래된 우울적 행동에도 변화를 나타내었다. 우울적 행동을 평가하기 위해 실시한 강제적 수영검사에도 수면박탈의 유발은 우울증상의 표지자인 부동적 행동시간 (immobility latency)이 증가하였으나, dexmedetomidine의 투여는 증가된 부동적 행동시간을 의미 있게 억제하는 것으로 나타났다. Dexmedetomidine의 모든 변화는 농도의존적으로 나타났으며, 20 ul/kg의 농도에서 가장 좋은 효과를 나타내었다. 본 실험을 통하여 dexmedetomidine은 수면박탈에 의해 저하된 세로토닌을 증가시키고, 도파민 신경세포를 감소시킴으로써 수면박탈로 인한 우울증상을 경감시키고 예방하는데 효과적일 것이라 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 1. INTRODUCTION 1
• 2. MATERIALS AND METHODS 3
• 1) Animals and treatments 3
• 2) Induction of sleep deprivation 3
• 3) Forced swimming test 3
• 4) Tissue preparation 4
• 5) Immunohistochemistry for 5-HT, TPH, and TH 4
• 6) Western blotting 5
• 7) Data analysis 6
• 3. RESULTS 7
• 1) Effect of dexmedetomidine on immobility latency in the forced swimming test following
• sleep deprivation 7
• 2) Effect of dexmedetomidine on TPH expression in the dorsal raphe 9
• 3) Effect of dexmedetomidine on 5-HT expression in the dorsal raphe 11
• 4) Effect of dexmedetomidine on TH expression in the pre-frontal cortex 13
• 5) Effect of dexmedetomidine on TH expression in the striatum 15
• 6) Effect of dexmedetomidine on TH expression in the substantia nigra 17
• 7) Effect of dexmedetomidine on dopamine D1 receptor expression in the PFC 19
• 8) Effect of dexmedetomidine on dopamine D1 receptor expression in the striatum 21
• 9) Effect of dexmedetomidine on dopamine D1 receptor expression in the SN 23
• 4. DISCUSSION 25
• 5. REFERENCES 29
• KOREAN ABSTRACT 34