납이 뇌줄기 청색반점핵의 norepinephrine 함유 신경세포에 미치는 영향

이원택(Won Taek Lee),윤 호(Ho Yoon),이동주(Dong Joo Lee),이종은(Jong Eun Lee),구철회(Chul Hoi Koo),박경아(Kyung Ah Park) 대한해부학회 2000 Anatomy & Cell Biology Vol.33 No.4

유독성 중금속인 납은 말초신경계통에 탈수초현상과 축삭변성을 일으키며, 중추신경계통에는 뇌증후군을 일으키는 신 경독성물질이다. 또한 만성적으로 납에 노출된 어린이에서 과다활동과 지능저하 등 행동장애가 나타난다는 점이 인구통 계학적인 분석과 동물실험에 의해 입증되어 있다. 과다활동과 가장 관계깊은 신경전달물질은 norepinephrine으로 납 중독시 이 신경전달물질의 농도와 이 신경물질의 합성에 관여하는 효소의 활성이 변화되는 것으로 알려져 있다. 그러나 이와 같은 분석은 대부분 뇌의 넓은 범위를 대상으로 하는 생화학적 방법으로 얻은 결과이며, 뇌에서 대부분의 norepinephrine 함유 신경세포체가 위치해 있는 뇌줄기 청색반점핵 (nucleus locus ceruleus)을 대상으로 관찰, 분석한 연구는 아직 보고되지 않았다. 본 실험에서는 납이 norepinephrine을 함유한 뇌줄기 청색반점핵에 미치는 영향을 규명하기 위하여, norepinephrine 합성의 속도제한효소 (rate limiting enzyme)인 tyrosine hydroxylase 항체를 이용한 면역조직화학 염색을 하여 관찰하였다. 납은물에 잘 용해되어 경구투여한 경우에도 흡수가 잘 되는 PbCl2를 사용하여 0.05%, 0.1%, 0.2% 수용액을 만들어 출생 후 바로 음용하는 모든 물에 넣어 경구 투여하였고, 투여 후 4주, 8주, 12주에 희생시켜 뇌줄기를 적출하였다. 납이 흡수되었는지를 확인하기 위해 일부 동물의 혈액과 뇌에서 납농도를 측정하였다. 적출한 흰쥐의 뇌줄기를 tyrosine hydroxylase 항체를 이용한 면역조직화학염색방법으로 염색하고 이를 광학현미경으로 관찰한 다음, tyrosine hydroxylase 함유 신경세포의 수를 세어 정량적인 변화로 나타내었다. 또한 면역조직화학염색표본은 후고정한 다음 초박절편하여 전자현미경으로 관찰하였으며, 납투여군의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 구조의 전자밀도를 영상분석기를 사용하여 측정하였다. 실험결과는 다음과 같다. 1. 납을 투여한 실험군에서 청색반점핵의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 세포의 수는 대조군에 비해 통계학적으로 유의하게 증가하였다. 2. 전자현미경 하에서도 납 투여군의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 구조는 대조군에 비해 전자밀도가 높게 나타났다. 3. 납투여군에서 tyrosine hydroxylase 양성 과립이 있는 축삭에는 세포소기관이 없고 양성 과립이 없는 세포내공간이 흔히 관찰되었다. 4. 전자현미경에서 납 투여군 신경조직의 세포돌기들은 위축되어 있었고 세포사이공간이 넓어지는 양상을 보였다. 이상의 결과로 미루어보아 납은 청색반점핵의 norepinephrine성 신경세포에 있는 tyrosine hydroxylase의 활성을 증가시 키며, 이에 따라 norepinephrine이 증가한다. 이와 같이 증가된 norepinephrine은 과다활동 등 납이 유발하는 행동장애에 대한 하나의 원인요소가 될 수 있다고 생각된다. 또한 납투여군에서 세포사이공간이 넓어지고 세포소기관과 면역반응양성구조가 없는 세포내 공간이 나타나는 것을 보아 납은 tyrosine hydroxylase 활성을 증가시키는 동시에 신경세포에 퇴행성변화를 일으킨다고 결론지을 수 있다. 이러한 퇴행성 변화는 지능저하와 같은 납이 유발하는 행동장애에 대한 하나의 원인요소가 될 수 있다고 생각된다. The neurotoxic effects of inorganic lead, a common environmental toxic substance, include peripheral neuropathy in adults and encephalopathy in children. Behavioral changes including hyperactivity, short attention span, easy distractibility and impulsiveness have also been noted in patients with chronic lead exposure in childhood. The level of norepinephrine in brain may relate to hyperactivity and chronic lead exposure. The purpose of this study was to determine the effect of inorganic lead (PbCl2) administration in neonatal rats using immunocytochemical and electron microscopical analysis of norepinephrinergic neurons of the locus ceruleus. Lead chloride were dissolved in distilled water at the concentration of 0.05%, 0.1% and 0.2% and the solution was administered orally via drinking water. After 4, 8 or 12 weeks of continuous administration, all rats were sacrificed and the brain was processed and immunostained with antibody against tyrosine hydroxylase, a rate limiting enzyme of norepinephrine synthesis antibody. The number of tyrosine hydroxylase immunostained cell bodies in locus ceruleus was estimated. Densitometric analysis of tyrosine hydroxylase immunoreactive profiles in electron microscopic photographs were done by using image analyzer. The number of tyrosine hydroxylase immunoreactive neurons in the locus ceruleus had increased statistically after lead administration. Density of tyrosine hydroxylase immunoreactive profiles in the electron microscopy had also increased. Degenerative changes, such as intra-axonal vacuolar space formation, were found within tyrosine hydroxylase immunoreactive axons. Somewhat widened intercellular spaces and retracted processes were also found in the region of the locus ceruleus. Increased tyrosine hydroxylase immunoreactivity may correlate with hyperreactivity of lead intoxicated children. Degenerative changes may be responsible for the short attention span, easy distractibility and impulsiveness observed in case of mild lead poisoning.

납이 뇌줄기 청색반점핵의 norepinephrine 함유 신경세포에 미치는 영향

이원택,이동주,이종은,구철회,박경아,윤호 대한해부학회 2000 Anatomy & Cell Biology Vol.33 No.4

Morphology of Calretinin and Tyrosine Hydroxylase-immunoreactive Neurons in the Pig Retina

Jeon, Young-Ki,Kim, Si-Yeol,Jeon, Chang-Jin 경북대학교 병원 2002 경북대학교병원의학연구소논문집 Vol.6 No.1

The morphology of calretinin- and tyrosine hydroxylase-immunoreactive (IR) neurons in adult pig retina was studied. These neurons were identified using antibody immunocytochemistry. Calretinin immunoreactivity was found in numerous cell bodies in the ganglion cell layer. Large ganglion cells, however, were not labeled. In the inner nuclear layer, the regular distribution of calretinin-IR neurons, the inner marginal location of their cell bodies in the inner nuclear layer, and the distinctivebilaminar morphologies of their dendritic arbors in theinner plexiform layer suggested that these calretinin-IR cells were AII amacrine cells. Calretinin immuno-reactivity was observed in both A-and B-type horizontal cells. Neurons in the photoreceptor cell layer were not labeled by this antibody. The great majority of tyrosine hydroxylase-IR neurons were located at the innermost border of the inner nuclear layer (conventional amacrines). The processes were monostratified and ran laterally within layer 1 of the inner plexiform layer. Some of the tyrosine hydroxylase-IR neurons were located in the ganglion cell layer (displaced amacrines). The processes of displaced tyrosine hydroxylase-IR amacrine cell were also located within layer 1 of the inner plexiform layer. Some processes of a few neurons were located in the outer plexiform layer. A very low density of neurons had additional bands of tyrosine hydroxylase-IR processes in the middle and deep layers of the inner plexiform layer. The processes of tyrosine hydroxylase-IR neurons extended radially over a wide area and formed large, moderately branched dendritic fields. These processes occasionally had varicosities and formed "dendritic rings". These results indicate that calretinin- and tyrosine hydroxylase-IR neurons represent specific neuronal cell types in the pig retina.

Morphology of Calretinin and Tyrosine Hydroxylase-immunoreactive Neurons in the Pig Retina

Jeon, Young-Ki,Kim, Si-Yeol,Jeon, Chang-Jin Korean Society of Molecular Biology 2001 Molecules and cells Vol.11 No.2

신생흰쥐에서 6-OHDA 투여 후 줄무늬체 Tyrosine Hydroxylase 면역반응성 신경세포의 출현

한후재(Hoo Jae Hann) 대한해부학회 2003 Anatomy & Cell Biology Vol.36 No.2

흰쥐 줄무늬체(striatum)에는 흑색질(substantia nigra)에서 투사되는 도파민성 신경말단이 분포하지만, 도파민성 신경세포체는 존재하지 않는다. 연구자는 신생흰쥐에서 선택적 신경독성물질인 6-hydroxydopamine (6-OHDA)으로 유발된 반파킨슨병(hemiparkinsonian) 동물모델을 만드는 과정에서, 줄무늬체 내에 tyrosine hydroxylase (TH)-면역반응성 신경세포들이 출현하는 것을 관찰하고 이를 보고하는 바이다. 실험동물은 신생 Fischer 344 흰쥐를 사용하였고, 각각 생후 7일과 14일군으로 나누어 오른줄무늬체에 6-OHDA를 주입하고 일정기간 후 희생시켜 TH 면역조직화학염색을 시행하였다. TH-면역반응성을 보이는 세포들은 6-OHDA 주입 후 3일째에 처음 출현하였고, 본 연구의 최장생존기간인 손상 8주 후에도 관찰되었다. 이들은 주로 배쪽가쪽줄무늬체 (ventrolateral striatum), 줄무늬체-창백핵경계부 (striato-pallidal junction)와 창백핵 (globus pallidus)에 분포하였고, 신경세포 표지자인 NeuN과의 이중면역염색을 통해 신경세포로 확인되었다. 6-OHDA 주입군에서는 양쪽 줄무늬체에서 TH-면역반응성 신경세포를 관찰할 수 있었으나, 정상대조군이나 용매주입 대조군에서는 전혀 관찰되지 않았다. 이들이 뇌실밑층 (subventricular zone) 또는 줄무늬체의 줄기세포 (stem cell)에서 기원하는가 알아보기 위하여 bromodeoxyuridine (BrdU)으로 분열중인 세포를 표지하였으나, TH와 BrdU 면역반응성은 같은 세포에서 관찰할 수 없었다. 즉, 흑색질줄무늬체경로(nigrostriatal pathway) 손상 후 출현하는 줄무늬체의 TH-면역반응성 신경세포들이 줄기세포에서 기원되었을 가능성을 배제할 수 있었다. 본 연구를 통하여 도파민성 신경계통 자체가 가진 손상에 대한 보상잠재력을 확인할 수 있었으며, 그 기전 및 이와 관련된 인자들에 관한 연구가 보강된다면, 파킨슨병 치료방향의 새로운 가능성을 열어주게 될 것으로 보인다. Tyrosine hydroxylase-immunoreactive (TH-IR) neurons are known to exist in the substantia nigra pars compacta (SNpc), but not in the striatum in normal rats. In this study, injection of 6-OHDA into the 7 or 14 day neonatal rat striatum resulted in the appearance of ectopic TH-IR neurons in striatum. TH-IR cells were observed as early as postlesion day 3 and confirmed as neurons by TH/NeuN double immunohistochemistry. One or two neurons were found in most striatal sections at post-lesion day 4 where they were preferentially located in the ventro-lateral striatum, striatopallidal junction and globus pallidus. A small portion of these neurons persisted at least until post-lesion day 56, the oldest age studied. TH-IR neurons were found bilaterally in 6-OHDA-lesioned animals, but never in normal or vehicle-injected controls. To determine if these neurons resulted from stem cells, bromodeoxyuridine (BrdU) was injected daily for the first five days to label dividing cells. There was no co-localization of TH and BrdU immunoreactivity, excluding the possibility of stem cells as the source of these neurons. Although the TH-IR neurons were not numerous, their appearance following injury to the nigrostriatal system suggests that there is a capacity in neonatal brain to compensate for this lesion by upregulating dopaminergic phenotypic characters in pre-existing cells. The mechanism underlying this interesting phenotypic plasticity is unknown, but may be relevant to developing novel therapies for Parkinson’s disease through stimulation of the brain’s own potential for repair.

후각망울에서 신경간 조절에 의한 신호전달체계 변화

김진정,김재봉,김봉선,백선용 대한해부학회 1993 Anatomy & Cell Biology Vol.26 No.1

Tetrahydrobiopterin과 Tyrosine Hydroxylase 조절부위의 인위적 변이가 Tyrosine Hydroxylase의 발현에 미치는 영향

조용원,이상도,임정근,이형,김용식,이언,이영재 대한신경과학회 2001 대한신경과학회지 Vol.19 No.5

흰쥐 시상하부의 신경세포에서 Nicotinamide Adenine DinucleotidePhosphate-Diaphorase와 Tyrosine Hydroxylase의 공존

허영범,송창섭,안희경,허영범,조정식,송창섭,안희경 대한해부학회 1998 Anatomy & Cell Biology Vol.31 No.1

면역조직화학법에 의한 흰쥐 태자의 Tyrosine Hydroxylase의 개체발생

최완성,배상도,권해영,송준경,이병주,강성구,백상호 대한해부학회 1991 Anatomy & Cell Biology Vol.24 No.4

망막아세포종 세포의 tyrosine hydroxylase와 serotonin N-acetyltransferase의 활성에 미치는 melatonin의 영향

신현태,정미영,진병관,윤경식,백행운,백형환,조용호 慶熙大學校 醫科大學 1997 慶熙 醫大 論文集 Vol.22 No.1