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선회생쥐(circling mouse) 청각 뇌줄기에서 Glycine 수용체(α1+α2)에 대한 면역염색학적 분포
최인영(In-young Choi),정선용(Sun Young Chung),김소연(So Youn Kim),김명주(Myeung Ju Kim) 대한해부학회 2008 Anatomy & Cell Biology Vol.41 No.1
청각기능이 상실되는 귀먹음(deafness)은 인간에서 가장 흔한 감각결손으로 성인에서 주로 강렬한 소리, 기계적 외상 또는 질병에 의한 달팽이(cochlea)의 손상에 의해 초래된다. 청각 상실시 뇌의 청각로가 변화해 중심 청각로의 신경연접에 구조적인 변화가 생기게 되며, 이런 구조적 변화는 신경연접에서 신경 전달의 세기를 변화시키는데 달팽이가 손상되면 일시적 혹은 지속적인 청각뇌줄기의 glutamate성, glycine성, GABA성의 조절 경로가 변화한다. 이런 흥분성과 억제성의 입력은 주파수별로 구성되어 서로가 완벽하게 조율되어 있다. 포유류의 청각 뇌줄기의 가쪽위올리브핵(LSO)과 안쪽마름섬유체핵(MNTB)은 많은 억제성 투사를 갖고 있는 곳으로 억제성 연접 발달을 연구하는데 유용한 모델이다. 그러나, 중추신경계통에서 억제성 신경연접에 대해선 연구된 바가 많지 않다. 따라서, 본 연구에서는 태어난 지 16일째의 정상군과 속귀의 이상이 있는 돌연변이 선회생쥐의 청각 뇌줄기(auditory brainstem)에서 glycine성 억제성 투사가 일어나는 신경핵인 LSO와 MNTB에서의 glycine 수용체의 상대적 분포를 면역조직화학 기법을 이용해 처음으로 비교했다. 각 군의 상대적인 LSO 신경핵에서의 면역반응성의 세기는 정상군, 이형접합체군, 그리고 동형접합체군에서 각각 86.4±7.2, 76.7±10.7, 그리고 61.1±4.1이었으며, MNTB에서는 정상군이 97.6±8.7, 이형접합체군이 91.7±8.9, 그리고 동형접 합체군은 74.9±7.8으로 관찰되었다. 이처럼 LSO와 MNTB 모두에서 glycine 수용체에 대한 면역반응성이 줄어든 것은 신경연접 이후 억제성 glycine 수용체의 숫자가 줄어드는 것에 기인한 것으로 생각된다. 본 실험에 사용한 자연발생적 돌연변이 선회생쥐는 청각세포와 나선신경절세포의 손상에 의해 청각신경의 활성도가 붕괴된 것으로 인간에서 발생하는 귀먹음의 병태생리에 관한 중추에서의 기전을 연구하는데 가치가 있을 것으로 생각되며, 이 결과는 인간에서 유전적으로 발생한 귀먹음에서 중추에서의 신경연접 변화를 연구하는데 기초적인 자료를 제공할 수 있을 것이다. Hearing loss in adults can stem from damage to the cochlea and the cochlear nerves inflicted by intense noise, mechanical trauma, or disease. Hearing loss is associated with degenerative changes in central auditory pathways, and hearing deficits are often accompanied by changes in the synaptic organization of the central auditory pathways. In addition to structural rearrangements, hearing loss may induce changes in the strength of synaptic transmissions. These effects may alter both transient and persistent regulation of transmitter release from glutamatergic, glycinergic, and GABAergic pathways in the auditory brain stem. The converging excitatory and inhibitory inputs are exquisitely organized topographically and are aligned perfectly with each other. The LSO and MNTB in the mammalian auditory brain stem provide and receive many glycinergic inputs. Thus, this auditory system is a useful model to study inhibitory synaptic development. However, little is known about the inhibitory synapses in the central nervous system. First, we used immunohistochemistry to compare the glycine receptor (GlyR) distribution in the LSO and MNTB, which project glycinergic inhibitory input into the auditory brainstem, in circling mice (P16), which have a spontaneous mutation in the inner ear, with wild-type mice. The relative immunoreactive density of the LSO was 86.4±7.2 in wild-type, 76.7±10.7 in heterozygous, and 61.1±4.1 in homozygous mice. The relative immunoreactive density of the MNTB was 97.6±8.7 in wild-type, 91.7±8.9 in heterozygous, and 74.9±7.8 in homozygous mice. These results reveal a decreased GlyR immunoreactivity in both the LSO and MNTB, which may be attributable to a postsynaptic decrease in GlyR number. Our model uses congenitally deaf mice, in which both spontaneous and evoked auditory nerve activity are disrupted because of dysfunctional hair cell-spiral ganglion cell transmission. This provides a naturally occurring model that may provide valuable insights into the central aspects of human congenital deafness in addition to the central consequences of a lack of auditory nerve activity. Our results are likely to be relevant to our understanding of the central changes underlying human hereditary deafness.
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