흰쥐 뇌의 선조체에서 망간에 의한 산화적 스트레스에 관한 연구 = Manganese-induced Oxidative Stress in the Corpus Striatum of the Rat Brain

국문 초록 (Abstract)

목 적 : 이 연구는 망간을 투여한 실험동물의 뇌 조직에서 망간 농도, superoxide dismutase(SOD) 활성도, malondialdehyde (MDA) 농도 및 지방산의 조성 변화를 관찰함으로써 망간중독증의 병리적 기전에 산화적 스트레스의 역할을 밝히고자 하였다.
방 법 : Sprague-Dawley계 흰쥐를 사용하였으며, 실험군에게는 이염하망간(manganeses dichloride, MnCl_2)을 4 ㎎/㎏ 용량으로 1일 1회, 주 5일, 연속 4주 동안 복강으로 주사하였고, 동기간 중 대조군에게는 생리식염수만을 주사하였다. 마지막 주사 후 24시간이 경과한 후 적출한 대뇌로부터 선조체(corpus striatum)를 분리하여 시료로 삼았다.
결 과 : 선조체에서 망간농도는 실험군에서 대조군에 비해 139%로 통계적으로 유의하게 증가하였고 (p<0.01), SOD 활성도는 대조군의 81 %(p<0.01)로 유의하게 감소하였다. MDA 농도는 대조군과 비교하여 138 %(p<0.01)로 높았으며, 지방산 중, 총 n-6계 polyunsaturated fatty acids (PUFAs)는 325 %(p<0.01)로 현저하게 증가하였고, 특히 arachidonic acid (AA)의 경우 341 %(p<0.01)로 그 차가 현저하였다. 한편 지방산 linolenic acid를 제외한 n-3계 PUFAs 중 eicosapentanoic acid(EPA)는 대조군에 비해 72 %(p<0.05)로 낮은 농도였으며, docosahexanoic acid (DHA)도 67 %(p<0.05)로 실험군에서 현저하게 낮은 값이었다.
결 론 : 이상의 결과는 망간에 의해 생성된 산소유리기가 대뇌의 선조체에서 지방산의 조성변화를 초래한 것으로 사료된다. 망간에 의한 지방산 조성변화의 특징은 n-3계 PUFAs인 EPA, DHA의 감소와 n-6계 PUFAs인 AA의 증가였느데, SOD 감소 및 MDA의 증가와 동반돤 이러한 변화가 망간성 신경독성기전은 산소유리가 특히 O_2가 관여하는 지질 과산화반응에 의한 것임을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Objectives : This study was undertaken to identify the effect of oxidative stress on the pathology of manganese intoxication through an analysis of manganese concentrations, superoxide dismutase (SOD) activities, malondialdehyde (MDA) concentrations, and the compositional changes of fatty acids from the corpus striatum of the rat brain.
Methods : Ten Sprague-Dawley rats were equally divided into two groups. Five rate in the experimental group were administered MnCl_2 intraperitoneally for 4 weeks (4 ㎎/㎏ once daily, 5 days per week) and another five rats from the control group were given normal saline. Twenty-four hours after the last injectin, the rats were decapitated and, the corpus striatum was isolated from the brain.
Results : In the corpus striatums of the experimental group, manganese concentrations increased significantly by 139 % (p<0.01). The SOD activities decreased significantly by 81 % (p<0.01) and the MDA concentrations increased significantly by 138 % (p<0.01) as compared to the control group. Among fatty acids, total n-6 polyunsaturated fatty acids(PUFAs) increased significantly by 325 % (p<0.01) as compared with the control group. Arachidonic acids (AA) increased by 341 % (p<0.01), and these increases were composed mostly of n-6 polyunsaturated fatty acids (PUFA). Among n-3 PUFAs, with the exception of linolenic acids, eicosapentanoic acid (EPA) decreased significantly by 72 % (p<0.05) and docosahexanoic acids (DHA) decreased by 67 % (p<0.05) as compared with the control group.
Conclusions : Our results suggest that the oxygen free radicals produced by manganese may cause compositional changes of fatty acids in the corpus striatum of the rat brain. The characteristics of the fatty acids' compositional changes by manganese were a decrease of EPAs and DHAs (n-3 PUFAs), and an increase of AAs (n-6 PUFAs). These changes coupled with the decrease of SOD activith and the increase of MDA, suggest that manganese neurotoxicity is caused by lipid peroxidation mediated with oxygen free radicals, particularly superoxide radicals.