구금 스트레스 후 생쥐 해마에서 신경전달물질 분석 = Analysis of neurotransmitters in hippocampus of restraint stressed mice

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we investigated the expression of neurotransmitters in the hippocampus and cortex using LC-MS/MS and investigated the changes in behavioral responses.
The levels of 5-HT, DA and EP in the hippocampus after restraint stress did not change compared with the normal group. However, the level of NE decreased significantly at 1 and 2 weeks after the impulse stress stimulus. GA showed a tendency to decrease but GABA showed a tendency to increase inversely. Generally, it is known that hippocampus in the limbic system is affected by stress. However, no significant change was observed except the significant reduction of NE by the 4 - week chronic custodial stress model.
In the cerebral cortex, there was no change in the DA level after restraint stress stimulation, but the amount of 5-HT was significantly increased from 2 weeks to 4 weeks. EP and NE decreased significantly from 2 weeks to 4 weeks after stress. In addition, the amount of GA, an excitatory neurotransmitter, decreased from 1 week after stimulation to 4 weeks. GABA, the inhibitory amino acid, showed a tendency to decrease, though not significant.
The number of rearing reactions was measured after 1 hour and 24 hours after the exposing stress exposure. The number of rearrangement reactions increased rapidly after 1 hour after the last detention, and after 24 hours, the number of rearrangement reactions decreased sharply compared to the normal group. From these results, the cognitive stress response is an appropriate model for the study of behavioral responses by stress, and the rapid decrease of NE level in the hippocampus of the brain and decrease of EP, NE and GA in cerebral cortex can be used as an important index of stress expression. In addition, behavioral responses may vary with changes in these neurotransmitters.

국문 초록 (Abstract)

스트레스 조절 중추는 시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA axis)이고 변연계(limbic system)의 부분인 해마가 스트레스 조절 중추로 제안되고 있지만 스트레스 환경에서 해마에서의 신경전달물질 발현 분석 연구는 부족하다. 해마는 대뇌변연계에 존재하며 기억의 중추이다. 장기 스트레스 노출은 기억 감소 및 해마 신경세포 사멸을 유도한다고 알려져 있다. 스트레스가 유도되는 신경전달물질의 변화가 해마 신경계에 어떤 영향을 주는지를 이해하기 위해서는 신경전달물질 발현 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 만성 구금 스트레스 모델을 이용하여 해마와 대내 피질(cortex)에서의 신경 전달 물질의 발현을 LC- MS/MS 분석법으로 살펴보고 행동반응에 어떤 변화가 일어나는지를 관찰하였다.

구금 스트레스는 마우스용 구금 컨테이너에 넣고 하루 한 번 2시간 동안 4주간 구금 스트레스를 가한 후에 뇌의 해마와 대뇌피질을 적출하여 LC-MS/MS 분석법으로 신경전달물질인 글루타메이트 (GA) 가바 (GABA) 노르에피네프린　(NE) 에피네프린 (EP) 도파민 (DA) 세로토닌 (5-HT)의 변화를 분석하였다.

구금 스트레스 후 해마에서 5-HT, DA 및 EP 수준은 정상군과 비교하여 아무런 변화가 일어나지 않았다. 하지만 NE의 수준은 구금 스트레스 자극 후 1주와 2주에 유의하게 감소되었다. GA는 유의하지는 않지만 감소하는 경향을 보였고 GABA는 반대로 증가하는 경향을 보였다. 일반적으로 변연계에 존재하는 해마의 경우 스트레스에 많은 영향을 받는다고 알려졌지만, 4주간의 만성 구금 스트레스 모델에 의해서는 NE의 유의한 감소 외에는 뚜렷한 변화가 관찰되지 않았다.

대뇌 피질에서는 구금 스트레스 자극 후 DA 양에는 변화가 없었지만 5-HT의 양은 2주부터 유의하게 증가하여 4주까지 유지되었다. EP와 NE는 구금 스트레스 후 2주부터 4주까지 유의성 있게 감소하였다. 또한, 흥분성 신경전달물질인 GA의 양도 구금 스트레스 자극 후 1주부터 감소하여 4주까지 지속되었다. 억제성 아마노산인 GABA는 유의하지는 않지만 감소하는 경향을 나타내었다.

만성 구금 스트레스 모델은 우울증 양상을 보이기 때문에 구금 모델이 잘 유도되었는지를 확인하기 위해 행동반응을 관찰하였다. 4주간의 구금 스트레스 노출을 마치고 1시간과 24시간 후에 리어링(rearing) 반응 횟수를 측정하였다. 마지막 구금 해제 후 1시간 지나서는 리어링 반응 횟수가 급격히 증가하였고 24시간 후에는 리어링 반응 횟수가 정상군과 비교하여 급격히 감소하였다. 이러한 결과로부터 구금 스트레스 반응은 스트레스에 의한 행동반응 연구에 적절한 모델이며 뇌 변연계의 해마에서 NE 수준의 급격한 감소 및 대뇌피질에서 EP, NE 및 GA의 감소는 스트레스 발현의 중요한 내재적 지표로 활용될 수 있다. 또한, 이러한 신경전달물질의 변화에 따라 행동반응이 달라질 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구 목적 2
• 3. 연구 가설 3
• 4. 연구 제한점 3
• 제 2 장 이론적 배경 4
• 1. 대뇌변연계 4
• 2. 신경전달물질 5
• 제 3 장 연구재료 및 방법 8
• 1. 연구 설계 8
• 2. 실험디자인 9
• 3. 실험동물 9
• 4 분석시료준비 10
• 5. 액체 크로마토그래피 질량분석법을 이용한 신경전달물질 동시 분석 10
• 6. 행동 반응 검사 (PAS-open field test) 11
• 7. 통계분석 11
• 제 4 장 연구결과 12
• 1. 구금 스트레스 후 생쥐의 해마에서 신경전달 물질의 변화 12
• 2. 구금 스트레스 후 생쥐의 대뇌 피질에서 신경전달 물질의 변화 16
• 3. 구금 스트레스 후 생쥐의 행동반응 20
• 4. 실험 결과 21
• 5. 결론 21
• 제 5 장 고찰 및 제언 24
• 참고문헌 27
• Abstract 32