신경계에서의 Neuregulins의 기능과 신호전달 경로

우란숙(Ran-Sook Woo) 대한해부학회 2008 Anatomy & Cell Biology Vol.41 No.2

신경계통에서 중요한 역할을 하고 있는 Neuregulins (NRGs)이라는 단백질에 대한 최근의 연구성과들을 간략하게 고찰하고자 한다. NRGs는 신경세포의 초기운명결정, 분화, 이동, 신경전달물질 수용체들의 발현 및 연접(synapse)의 활성을 조절하고 위성세포(satellite cell), 신경집세포, 희소돌기아교세포(oligodendrocyte)의 생존에 중요한 역할을하는 등 신경계에서 다양한 역할을 수행하고 있다. NRGs과 상호작용하는 ErbB tyrosine kinase수용체는 ErbB2, ErbB3, ErbB4가 있으며, 이종- 또는 동종이합체를 형성하여 세포내 신호전달을 활성화 한다. 최근 NRG1과 그 수용체 중 하나인 ErbB4는 정신분열증의 후보 유전자(candidate gene)중 하나로 알려짐으로써 그 중요성이 더욱 강조되었다. 이 종설에서는 발생과정 및 성체에서의 NRGs의 기능과 신경계질환과의 관련성에 초점을 두어 고찰하기로 한다. The neuregulins (NRGs) are a family of proteins containing an epidermal growth factor (EGF)-like motif that mediates important functions not only in the nervous system but also in the heart, breast and other organ systems. NRG1 was first found to function in the nervous system in the proliferation of Schwann cells, and in the regulation of nicotinic acetylcholine receptor (AChR) transcription at the neuromuscular junction (NMJ). NRGs have multiple biological functions. In the brain, NRG signaling regulates early fate determination, differentiation, migration, synaptic activity of target cell and the expression of other neurotransmitter receptors and survival of satellite cells, Schwann cells and oligodendrocytes. There is also evidence for involvement of NRGs signaling in the pathogenesis of disease, including breast cancer, multiple sclerosis, traumatic brain injury and Hirschsprung’s disease. Especially, both NRG1 and ErbB4 have emerged as susceptibility genes of schizophrenia. In this review, I will summarize the latest findings regarding the spectrum of NRG-ErbB action and signaling pathways in the developing and adult nervous system.

Case Report of the Bilateral Absence of the Musculocutaneous Nerve Combined with the Unilateral Brachioradial Artery

Dae-Yong Song(송대용),Kyoung-Min Oh(오경민),Ji-Hye Lee(이지혜),Ran-Sook Woo(우란숙),Ha-Nul Yu(유하늘),Tai-Kyoung Baik(백태경) 대한체질인류학회 2009 대한체질인류학회지 Vol.22 No.4

해부학실습 과정 중, 76세 한국인 남성 시신에서 양쪽 팔 모두에서 근육피부신경이 없고, 한쪽 팔에서 위팔노동맥이 형성된 사실을 발견하였다. 겨드랑꼭대기에서 팔신경얼기의 가쪽신경다발이 근육피부신경을 내지 않고 모두 정중신경으로 합쳐졌다. 정상적인 경우 근육피부신경에 의해 지배받는 위팔의 굽힘근들이 정중신경에서 기원한 두 가닥의 신경가지에 의해 지배받았다. 이 중 먼쪽 신경가지는 계속되어 가쪽아래팔피부신경이 되었다. 또한 왼쪽 팔의 노동맥이 위팔동맥의 중간 상분의 일 지점에서 기원하였다. 위팔동맥으로부터 분지되는 지점에서 노동맥은 정중신경의 깊은 곳을 안쪽으로 가로질렀다. 그러나, 팔꿈치 부위에서 노동맥은 다시 정중신경을 앞가쪽으로 가로질러 주행하였다. 팔오금 바로 위에서 노동맥은 위팔동맥과 연결되는 작은 문합가지롤 내었다. 오른팔의 동맥분포는 정상이었다. 근육피부신경의 부재와 위팔노동맥의 변이는 그동안 독립적으로 보고된 바 있다. 그러나 이번 연구에서와 같이 두 변이가 한 시신에서 동시에 발견된 보고는 일찍이 없었다. During the routine gross anatomical dissection, bilateral absence of the musculocutaneous nerve and unilateral brachioradial artery were found in a 76-year-old Korean male cadaver. At the apex of the axilla, the lateral cord of the brachial plexus united into the median nerve without branching off the musculocutaneous nerve. The flexor arm musculatures, normally innervated by the musculocutaneous nerve, were innervated by two separate branches from the median nerve. The distal one continued as the lateral antebrachial cutaneous nerve. In addition, the radial artery of the left arm was originated from the middle one-third of the brachial artery. At bifurcation, it lay deep to the median nerve and crossed it medially. However, at the elbow, it crossed again the median nerve anterolaterally. Just above the cubital fossa, it anastomosed with the brachial artery. The arterial distribution of the right arm was normal. The separate reports which described the absence of the musculocutaneous nerve or brachioradial artery have been reported. However, this combined variation has not been documented until now.

국소뇌허혈 후 허혈경계영역에서의 Activating Transcription Factor 3의 발현

송대용(Dae-Yong Song),오경민(Kyoung-Min OH),이지혜(Ji-Hye Lee),우란숙(Ran-Sook Woo),이윤정(Yun-Jeong Lee),한정태(Jung-Tae Han),백태경(Tai-Kyoung Baik) 대한해부학회 2008 Anatomy & Cell Biology Vol.41 No.3

c-Jun이나 fos와 같은 immediate early gene (IEGs)은 여러종류의 세포손상에 대해 즉각적으로 발현하여 손상 받은 신경세포의 운명을 결정함에 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다. IEGs 중 activating transcription factor 3 (ATF3)는 다양한 신경손상에 반응하여 발현되며, 손상된 신경세포의 내∙외적 환경에 따라 신경세포의 생존 혹은 신경세포의 사멸에도 관여할 수 있기 때문에 매우 흥미로운 단백질이다. 그러나 아직까지 뇌허혈손상에서 신경세포내 ATF3의 발현 및 역할에 대한 연구는 매우 드물다. 이에 이 연구는 중간대뇌동맥 폐색-재관류로 야기된 국소적 뇌허혈손상에서 초래되는 신경조직의 형태적 변화와 신경세포에서 일어나는 ATF3 발현의 변화를 조사하기 위하여 시도되었다. 허혈-재관류손상이 야기된 흰쥐의 뇌를 절취한 후 2mm 간격으로 연속 관상절편을 제작하고 triphenyltetrazolium chloride (TTC) 염색을 시행하여 중간대뇌동맥 폐색-재관류에 따른 뇌손상의 범위를 확인하였으며, 허혈중심영역 (ischemic core region) 및 허혈경계영역 (ischemic penumbra region)으로 구분하여 관찰하였다. Haematoxylin 및 eosin 염색결과 양 영역 모두에서 핵농축과 호염기성 신경세포체 변성과 같은 세포사멸을 암시하는 소견을 나타내는 신경세포를 다수 확인할 수 있었으며, 또한 많은 수의 아교세포가 동원된 소견을 제시할 수 있었다. 동원된 아교세포의 종류 를 동정하기 위해 GFAP 및 OX42에 대한 항체를 이용한 면역조직화학염색을 실시한 결과, 활성 별아교세포 및 미세아교세포가 뇌손상부위에 운집되어 있었다. 그리고 ATF3 면역조직화학염색을 실시한 결과, ATF3에 면역양성반응을 보이는 신경세포들은 허혈-재관류에 의한 손상이 야기된 대뇌겉질에서만 관찰되었으며, 대조군으로 사용한 반대측 대뇌겉질에서는 관찰되지 않았다. 특히 ATF3 면역양성세포는 허혈중심영역보다 허혈경계영역에서 더 빈번히 관찰되었다. 허혈중심영역에서의 신경세포사멸은 주로 세포괴사(necrosis)에 의해, 허혈경계영역에서의 세포사멸은 주로 세포자멸사(apoptosis)에 의해 유도된다는 여러 학자들의 보고를 참고하면 이번 연구결과는 ATF3가 허혈에 의해 야기되는 세포자멸사 혹은 세포생존 신호전달과정에 관여하여 세포의 운명을 결정하는 매우 중요한 IEGs 중 하나일 것임을 강력히 시사한다. It has been demonstrated that some of immediate early genes (IEGs) such as c-Jun or fos are induced immediately following neuronal injury and they play an important role in determining the fate of the injured neurons. Of IEGs, the activating transcription factor 3 (ATF3) is focused by many investigators, because they are expressed in various types of neural insults and have been known to serve a diverse function in both neuronal survival and death. However, little is known about the functional role of ATF3 in ischemic brain injury. So in this study, the authors examined the expression pattern of the activating transcription factor 3 (ATF3) following middle cerebral artery (MCA) occlusion-reperfusion injury. According to the findings obtained by triphenyltetrazolium chloride (TTC) stains, the authors have classified the infarcted area into two regions, the ischemic core region and the ischemic penumbra region. In both regions, many neurons underwent neuronal degeneration, characterized by the shrunken nuclei with eosinophilic perikaryon. The H & E stain also demonstrated the increased number of probable activated astrocytes and microglia in the ischemic brain regions and this was confirmed by GFAP- and OX42-immunohistochemistry. Immunohistochemical study for ATF3 also demonstrated the specific upregulation of ATF3 in the nuclei of neurons under ischemic injury, but not in those of the contralateral regions. Interestingly, the number of the ATF3 positive neurons in the ischemic penumbra regions outnumbered that of the ischemic core regions. Based on many reports that the neuronal death in ischemic penumbra region is caused by programed cell death rather than by necrosis which is main cause of neuronal death in ischemic core region, our results could suggest that the ATF3 is an important IEGs which determine the fate of the ischemic neurons.

국소적 대뇌허혈 동물모델에서 Diazoxided의 신경보호효과

전영희(Young-Hee Cheon),서병현(Byeong-Hyun Suh),윤아람(A-Ram Yoon),이지혜(Ji-Hye Lee),우란숙(Ran-Sook Woo),송대용(Dae-Yong Song),백태경(Tai-Kyoung Baik) 대한해부학회 2009 Anatomy & Cell Biology Vol.42 No.4

허혈전조건화는 장시간의 허혈 발생 전에 일시적이고 반복적인 허혈을 유도하여 대뇌 손상을 감소시키는 것으로, 사립체의 K?ATP channel opener가 허혈전조건화를 유도하여 허혈세포에서 보호효과를 나타내는 것으로 보고되고 있으나 아직 자세한 기전은 알려져 있지 않다. 이 연구에서는 국소적 대뇌허혈 동물모델에서 허혈 손상시 K?ATP channel opener인 diazoxide 전처치에 의한 신경세포 보호효과의 기전을 밝히고자 하였다. 실험동물로는 300~350g 내외의 Sprague-Dawley계 흰쥐(n=34)를 사용하였으며, 정상대조군과 2시간 허혈군, 24시간 허혈군, diazoxide 전처치후 2시간 허혈군과 diazoxide 전처후 24시간 허혈군으로 세분하였다. 변형된 Longa법을 이용하여 국소적 뇌허혈술을 실시하였으며, diazoxide는 뇌허혈술 15분전에 3mg/kg을 넙다리동맥으로 투여하였다. 중간대뇌동맥 폐쇄에 의해 동측 대뇌겉질 대부분과 줄무늬체에서 뇌경색이 초래되었으며, diazoxide 전처치군에서는 허혈군에 비하여 경색부피가 감소되었다. 동시에 diazoxide 전처치군에서는 경색주변조직에서의 해면체성변형 및 신경세포의 퇴행성변화가 감소하는 소견을 보였다. 한편 2시간 허혈군에서는 정상대조군과 동일하게 TUNEL 염색에 양성반응을 보이는 세포를 관찰할 수 없었으나, 24시간 경과군에서는 다수의 신경세포가 양성반응을 보였다. 허혈군 및 diazoxide 전처치군 모두에서 허혈 2시간째 c-Fos에 면역양성반응을 보이는 신경세포의 수가 크게 증가하였으나, 24시간 경과군에서는 정상대조군 수준으로 다시 감소하였다. 한편 Bcl-2 혹은 pAkt에 면역양성반응으로 보이는 신경세포의 수는 허혈 2시간째부터 허혈대조군에 비해 통계적으로 유의하게 높게 나타났으며, 이러한 현상은 허혈 24시간째까지 지속되었다. 이상의 결과를 토대로, K?ATP channel opener인 diazoxide의 전처치는 허혈 초기 단계부터 세포자멸사 억제단백인 Bcl-2나 pAkt의 활성을 증가시키므로써 신경세포를 보호하고 세포 손상을 지연시킬 수 있을 것으로 여겨진다. Ischemic preconditioning is the earlier stress adaptive response that occurs during repeated episodes of the brief ischemia and reperfusion. It is now well known that this adaptive response can render the neuron more tolerant to the subsequent potential lethal ischemic injury. Although the selective mitochondrial K?ATP channel opener induces protective effects similar to that of ischemic preconditioning, the underlying mechanism is not konown yet. The purpose of this study was to investigate the mechanism of neuroprotective effect of diazoxide, a mitochondrial K?ATP channel opener, pretreatment on a focal cerebral ischemic injury of rat brain. Thirthy-four Sprague-Dawley rats were used. Animals were randomly divided into normal control group, middle cerebral artery (MCA) permanent occulusion group(experimental control group), and diazoxide pretreated group. Animals were sacrified at 2 hours or 24 hours after MCA occulusion injury. For inducing the focal cerebral ischemic injury, the left MCA was occuluded by modified Longa's method. Diazoxide (3mg/kg) was administrated though the femoral artery at 15 minutes earlier to surgical procedures. TTC-stained brain sections of experimental group showed a remarkable infarct injury in the ipsilateral cerebral cortex and striatum. However, the infarction volume of the diazoxide pretreated group was significantly reduced. Accordingly, the number of neurons undergoing eosinophilic degeneration and unclear chromatin condensation was reduced by diazoxide pretreatment. TUNEL-positive neurons were not detected at 2 hours after MCA permanent occlusion but lots of them were observed at 24 hours. The number of c-fos immunoreactive neurons was remarkably increased at 2 hours following MCA permanent occulusion and reduced to the basal level at 24 hours in both experimental control and diazoxide pretreated group. However, the number of Bcl-2 or pAkt immunoreactivitive neurons of the diazoxide pretreated group outnumbered those of the experimental control group at all timepoints in our experiment. In conclusion, the pretreatment of diazoxide, K? channel opener, could have neuroprtective effects on ischemic neurons by upregulating the expression of anti-apoptotic proteins, like Bcl-2 or pAkt.

신경과학 교육용 사람 신경조직 디지털슬라이드 및 뇌지도 제작 Ⅰ (척수 및 뇌줄기)

송대용(Dae-Yong Song),오상필(Sang-Pil OH),이지혜(Ji-Hye Lee),유하늘(Ha-Nul Yu),우란숙(Ran-Sook Woo),이문용(Mun-Yong Lee),백태경(Tai-Kyoung Baik) 대한체질인류학회 2010 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.23 No.4

사람의 척수 및 뇌줄기 조직표본을 이용하여 디지털 슬라이드를 제작하고 이를 이용한 뇌지도를 개발하여 신경과학을 공부하는 의학도 및 연구자들에게 신경과학 학습 자료를 제공하고자 이 연구를 수행하였다. 연구용 장기사용에 동의한 시신 기증자 중 사후 24시간 이내에 이송된 시신으로부터 뇌와 척수를 적출하고 중성완충포르말린으로 고정하였다. 척수의 8부위 즉, 목상부(upper cervical level), 목팽대부(cervical enlargement), 가슴상부부(upper thoracic level), 가슴중간부(mid thoracic level), 가슴하부(lower thoracic level), 허리상부(upper lumbar level), 허리팽대부(lumbar enlargement level), 엉치부(sacral level), 뇌줄기의 14부위 즉, 척수숨뇌연접부(spinomedullary junction), 피라밋교차 중간부(middle of pyramidal decussation), 안쪽섬유띠교차부(medial lemniscus decussation), 빗장부(obex level), 올리브핵중간부(mid-olivary level), 숨뇌상부(upper medulla level), 숨뇌다리뇌연접부(pontomedullary junction), 다리뇌하부(lower pons), 다리뇌중간부(mid pons), 다리뇌상부(upper pons), 마름뇌잘룩부(isthmus rhombencephali), 중간뇌(midbrain)의 아래둔덕부(inferior colliculus level), 중간뇌의 위둔덕부(superior colliculus level), 중간뇌의 뒤맞교차부(posterior commissure level)에 대한 파라핀블럭을 만들고 박절하여 조직표본을 제작하고 Luxol Fast Blue 및 Cresyl Violet (LFB-CV) 이중염색을 실시하였다. 염색된 조직표본을 시간과 공간에 제약을 받지 않고 신경해부학 학습에 이용할 수 있게 하기 위하여 Virtual Microscope software program을 이용하여 디지털 신경조직 슬라이드를 제작하였다. 또한 제작된 조직 사진을 바탕으로 신경조직의 외형 및 기능적 영역을 도식화하고, 각 구조에 적절한 한글용어와 영문용어를 삽입하여 뇌지도를 제작하였다. 연구자들의 결과물이 전국 의과대학의 의학도 및 의료관련 학과 학생들의 신경과학 교육, 그리고 임상분야에서 관련분야 수련의의 재교육 및 신경과학 관련 모든 연구자들에게 교육 자료로 활용될 수 있기를 기대한다. In order to present the optimal neuroscience tutorial material for medical students and researchers, this study is aimed to make neuro-digital slide and neuro-atlas based on the histological specimens of human spinal cord and brain stem. Cadavers which had agreed for organ donation for research purpose were used in this study. Brains and spinal cords were extracted within 24 hours after death, and then fixed with 10% neutral buffered formalin. Paraffin blocks were made with the following regions; 8 regions from the spinal cord (the levels of the upper cervical segment, the cervical enlargement, the upper thoracic segment, the mid thoracic segment, the lower thoracic segment, the upper lumbar segment, the lumbar enlargement, the sacral segment), 14 regions from the brain stem (the levels of the spinomedullary junction, the pyramidal decussation, the medial lemniscus decussation, the obex, the mid-olivary medulla, the upper medulla, the pontomedullary junction, the lower pons, the mid pons, the upper pons, the isthmus rhombencephali, the inferior colliculus, the superior colliculus, the posterior commissure). Using virtual microscope software, we made digital neuro-slides which can be used anywhere and anytime regardless of equipment of microscope. To help understanding anatomy and functions of nervous tissue, we also made neuro-atlas based on the digital slide images. As results, the outline and detailed structures of nuclei and tracts are easily discriminated and also matched with marks and nomenclatures of neuro-atlas. Moreover, the cytoarchitecture of each nucleus and histological features can be well distinguished. We hope that this product would be used as a useful neuroscience tutorial material for the medical and paramedical school students, clinical trainees like interns and residents, and also neuroscience researchers.