마우스 소뇌에 분포하는 Zinc transporter 39ZnT-3) 면역반응구조의 특징

조승묵,김용국,김대중,정영길 대한해부학회 2001 Anatomy & Cell Biology Vol.34 No.5

Autometallography for Zinc Detection in the Central Nervous System

조승묵,김성준,박승국,강태천,원무호,Jo, Seung-Mook,Gorm, Danscher,Kim, Sung-Jun,Park, Seung-Kook,Kang, Tae-Cheon,Won, Moo-Ho Korean Society of Electron Microscopy 2000 Applied microscopy Vol.30 No.4

Zinc는 인체 내에 철$(Fe^{2+})$다음으로 많은 trace element로서 200여개 효소의 기능에 필수적일 뿐만 아니라 신경계통내에서는 신경조절물질로 작용한다. 뿐만 아니라 허혈, 간질 및 퇴행성 뇌질환의 주요 병리기전에도 관여되어 있다. 그러나 대부분의 Zinc는 단백질에 결합되어 (bound form)신경세포의 세포질 및 핵질내에 존재하고, 10% 이하의 Zinc는 이온상태(free form, $Zn^{2+}$)로 신경종말 (Zinc enriched terminal)에 있는데 , 후자만이 조직화학법으로 가시화된다. 최근까지 새로 개발된 조직화학법으로 Zinc enriched(ZEN)neurons의 분포에 관한 연구가 각광받고 있으나, 국내에서는 이에 대한 연구가 전무한 실정이다. 이에 본 연구자는 고전적인 조직화학법의 기본 원리를 소개하고, 렛드 중추신경계통내 Zinc의 분포를 광학 및 전자현미경으로 관찰하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 실험동물은 Wistar 계통의 랫드(10주령)와 BALB/c 마우스이며, 마취제로는 Pentobarbital(50mg/kg)을 이용하였다. 생체 뇌조직내 이온상태의 $Zinc(Zn^{2+})$를 침전시키기 위하여 selenium(10mg/kg, i.p.)을 처리하였고, 1시간 후 3% Glutaraldehyde액으로 관류고정하여 동물을 희생시켰다. 뇌와 척수를 꺼내어 sucrose에 가라앉을때 까지 담가두었다가 Dry Ice를 이용하여 얼리고, Freezing microtome위에서 $30{\mu}m$두께의 절편을 작성하였다. 조직절편내 $Zn^{2+}$을 동정하기 위한 조직화학법으로는 autometallography (AMG) (Danscher, 1985)를 이용하였다. 광학현미경하에서 밝혀진 Zinc의 분포는 해마복합체를 비롯한 종뇌의 여러부위에 고농도로 분포하였고, 척수에는 중간정도, 그리고 소뇌 및 뇌간에는 매우 낮은 농도로 분포하였다. 전자현미경에서 관찰된 AMG염색과립(silver grains)은 신경종말에 있는 연접소포에 국한되었으며, 이러한 ZEN terminals은 주위 여러 신경세포의 돌기(dendrites)및 세포체 (soma)에 특이한 연접을 이루고 있었다. 즉 후각망울을 포함한 종뇌에서는 주로 비대칭연접 (asymmetrical synapses)이 관찰되었던 반면에, 척수에서는 대칭연접(symmetrical synapses)을 이루고 있었다. 이상의 결과를 종합하면, 신경종말내 연접소포에 Zinc를 함유하고 있는 소위 ZEN terminals은 중추신경계통에 광범위하게 분포하고 있으며 또한 신경부위에 따라 다양한 분포와 미세구조의 차이를 보였다. 이러한 사실은 중추신경계통내에서 Zinc가 영위하는 신경생물학적 기능이 신경부위에 따라 다양할 것임을 시사한다. Zinc is one of the most abundant oligoelements in the living cell. It appears tightly bound to some metalloproteins and nucleic acids, loosely bound to some metallothioneins or even as free ion. Small amounts of zinc ions (in the nanomolar range) regulate a plentitude of enzymatic proteins, receptors and transcription factors, thus rolls need accurate homeostasis of zinc ions. Zinc is an essential catalytic or structural element of many proteins, and a signaling messenger that is released by neural activity at many central excitatory synapses. Growing evidences suggest that zinc may also be a key mediator and modulator of the neuronal death associated with transient global ischemia and sustained seizures, as well as perhaps other neurological disease stoles. Some neurons have developed mechanisms to accumulate zinc in specific membrane compartment ('vesicular zinc') which can be evidenced using histochemical techniques. Substances giving a bright colour or emitting fluorescence when in contact with divalent metal ions are currently used to detect them inside cells; their use leads to the so called 'direct' methods. The fixation and precipitation of metal ions as insoluble salt precipitates, their maintenance along the histological process and, finally, their demonstration after autometallographic development are essential steps for other methods, the so called 'indirect methods'. This study is a short report on the autometallograhical approaches for zinc detection in the central nervous system (CNS) by means of a modified selenium method.

Bag-Valve-Mask의 사용방법에 따른 일회호흡량과 평균기도압의 변화 연구

조승묵,정형근 한국응급구조학회 2012 한국응급구조학회지 Vol.16 No.2

Zinc 대사와 관련된 Paneth 세포활성의 변화에 관한 조직화학적 연구

조승묵,김성준,박승국,강태천,원무호,Jo, Seung-Mook,Kim, Sung-Jun,Park, Seung-Kook,Kang, Tae-Cheon,Won, Moo-Ho 한국현미경학회 2000 Applied microscopy Vol.30 No.4

포유류 장생 상피세포의 하나인 파네스세포(Paneth cell)는 여러 가지 금속류를 함유하고 있으며, 생체가 과잉의 이들 금속류에 노출되거나 부족할 때에 장 내강을 통해 제거하거나 흡수함으로써 금속류의 항상성에 기여한다고 알려져 있다. 이번 연구는 이러한 연구보고에 근거하여 금속류중에서 zinc를 실험적으로 과량투여한 후 파네스세포내 zinc의 분포에 어떤 변화가 초래되는 지를 광학 및 전자현미경적 autometallography(AMG)로 관찰함으로써 파네스세포의 zinc와 관련된 세포생물학적 기능을 규명하고자 하였다. Wistar 랫드에 체중 당 20mg의 zinc chloride를 생리식염수 5ml에 녹여 복강주사한 후 2시간에 이르러 0.1 M phosphate buffer(PB)에 녹인 0.5% sodium sulphide-3% glutaraldehyde 흔합액으로 관류고정하였다. 회장(ileum)의 일부를 Dry Ice나 $CO_2$ gas로 얼린 후 cryostat을 이용하여 $20{\mu}m$ 두께의 조직절편을 만들어 및 단계의 AMG법을 시행하였다. 이와는 별도로 EM용으로 선택된 회장절편은 일련의 전자현미경 표본제작과정을 거쳐, 100nm두께의 thin section을 만들어 uranyl-lead 이중염 색 추 전자현미경으로 관찰하였다. Zinc를 투여한 동물에서 관찰된 소견은 생리식염수만을 투여한 대조군의 것과 비교할 때 큰 차이를 보였다. 우선 대조군에서는 파네스세포의 꼭대기(apex)부위에서 낱알모양을 띤 AMG양성반응 구조물(AMG grain)들이 분비과립과 사이토졸(cytosol)에서 관찰되었고, 세포사이공간에서도 적은 양의 grain이 분포하고 있었다. 반면 zinc를 투여한 랫드의 파네스세포에서는 AMG 입자가 이상의 부위에서 훨씬 많은 양의 grain이 분포해 있었으며, 특히 분비과립에서는 가장 높은 농도로 관찰되었다. 더욱이 대조군에서 관찰되지 많았던 장샘의 분비관(Lieberkuhn crypt)및 고유판 혈관의 내에서도 많은 grain이 관찰되었다. 이상의 결과를 요약하면 과량의 zinc에 노출된 생체는 혈관을 경유하여, 파네스세포의 분비과립을 매개로 하여, 장관의 내강쪽으로 과잉의 zinc 를 피내고 있는 모습을 보인다. 따라서 연구자는 파네스세포가 생체내 zinc의 양을 조절하는데 중요한 역할이 있을 것으로 본다. Paneth cells have been suggested to contribute to the elimination of excess metals into the intestinal lumen. The purpose of this study wat to investigate the changes of the zinc pools in rats subjected to functional loading with zinc salt by mean of both light and electron microscopical autometallography (AMG). Wistar rats 4 were administrated with zinc chloride (20 mg/kg body weight) intraperitoneally dissolved in 1 ml distilled water. The control group received 1 ml saline IP. After further one hour the animals were transcardially perfused with 0.4% sodium sulphide dissolved in 0.1 M PB fellowed by 3% glutaraldehyde solution for 10 minutes. Pieces of ileum were frozen with solid $CO_2$ and sectioned on a cryostat. The sections $(20{\mu}m)$ were autometallographically developed. Sections selected for EM were reembedded on top of a blank Epon block, from which ultrathin sections (100 nm) were cut. The ultrathin sections were double stained with uranyl acetate (30 min) and lead citrate (5 min), then examined under electron microscope. Studies of comparable sections from control and zinc loaded animals with the AMG selenium method gave quite different results. The control animals demonstrated a weakly positive staining in the cytoplasm of the Paneth cells. In the electron microscope the AMG silver grains were found to be located in the cytoplasm, while the electron dense secretary granules and other cell organelles were void of staining. Few AMG grains were located at the apical surface of the Paneth cells. In sections from zinc loaded rats, the AMG grains were seen in abundance in the lumen of the Lieberkuhn crypts at light microscopic levels. At EM levels the zinc revealing silver grains were located in the cytoplasm as in the controls, but much more AMG grains were shifted into the secretary granules. Furthermore, profound AMG grains were found in the lumen of the crypts and surrounding vessels. And a few grains were seen in the endothelium. The AMG technique demonstrated a pattern of AMG grains in the Paneth cells that strongly suggests a transport of zinc ions through these cells.

해부학 CD-ROM title 제작과 그 활용방안

조승묵,남성안,윤상신,정영길,천명훈,원무호,최창도 대한체질인류학회 1998 대한체질인류학회 학술대회 연제 초록 Vol.41 No.-

Zinc-enriched(ZEN) terminals in mouse olfactory bulb

Jo, Seung Mook,Won, Moo Ho,Cole, Toby B.,Jensen, Morten Skovgaard,Palmiter, Richard D.,Danscher, Gorm 한림대학교 환경·생명과학연구소 2000 일송 의학ㆍ생명과학 심포지엄 Vol.- No.2

The present study was designed to localize zinc-enriched (ZEN) terminals in mouse olfactory bulb by means of ZnT3 immunocytochemistry (ICC) and zinc autometallography (AMG). The immunocytochemical staining of ZnT3 was closely correlated with the AMG pattern. ZEN terminals were defined as terminals showing both ZnT3 immunoreactivities and AMG granules. At the light microscopic level, dense staining patterns for ZnT3 immunoreactivity were seen in the granule cell layer and the olfactory glomerular layer. At the ultrastructural level, ZEN terminals were restricted to presynaptic terminals with single or multiple postsynaptic thickenings. The postsynaptic profiles contacting ZEN terminals appeared to be dendrites or somata of granule cells in the granule cell layer and periglomerular cells and mitral/tufted (M/T) cells in the olfactory glomerular layer. This suggests with granule cels and periglomerular cells, and(2) olfactory receptor terminals contacting dendritic profiles of M/T cells or periglomerular cells. The close correlation between ZEN terminals and the glutamatergic system is discussed.

랫드 척수신경 결찰에 따른 척수신경절세포의 퇴행성변화

김이석,조승묵,Kim, Yi-Suk,Jo, Seung-Mook 한국현미경학회 2009 Applied microscopy Vol.39 No.3

본 연구는 잘 알려진 통증모델을 대상으로 척수신경절세포의 변성과정을 경시적으로 관찰하고자 하였다. 10주령된 Sprague-Dawley 계통의 랫드를 실험동물로 사용하였고, pentobarbital (50mg/kg)로 마취상태에서 다섯째 허리신경(L5)의 앞가지를 결찰한 후 1일, 3일, 7일 실험군으로 구분하였다. 실험 1일과 3일군에서 작은 신경절세포에서 퇴행성변화가 먼저 관찰되었고, 중간 및 큰 신경절세포에서는 그 변화가 미약했다. 7일 실험군에서는 작은 신경절세포의 수가 크게 감소하였던 반면, 중간 및 큰 신경절세포에서는 큰 변화가 없었다. 전자현미경 소견으로는 작은 신경절세포의 경우 초기 1일 및 3일군에서 미토콘드리아의 능선의 변형과 부종이 관찰되었으며, 세포질은 검게 변성되었다. 반면 큰 신경절세포의 경우 모든 실험군에서 변형된 세포가 관찰되지 않았으며, 소기관들도 잘 보존되었다. 이상의 결과를 요약하면, 척수신경 결찰에 의한 통증자극으로 랫드 척수신경절 내 작은 신경절세포는 다른 신경절세포에 비해 퇴행성변화가 빠르게 나타났으며, 미토콘드리아 등 세포질소기관의 부종을 동반한 암적화변성(dark degeneration)을 통해 사멸되었다. This study aim to disclose a possible mechanism for the neuronal cell death induced by peripheral nerve injury following a spinal nerve ligation (SNL) as a neuropathic pain model. Male Sprague-Dawley rats (270~290 g) were used for this study. Pain threshold was evaluated for their response to mechanical (von Frey hairs) stimuli 1, 3, and 7 days after a tight ligation of L5 ventral ramus. In control group, the small ganglion cells were strongly stained with routine toluidine blue (TB), whereas the large ganglion cells showed a little bit weak stainity. Each large ganglion cell is surrounded by perineuronal satellite cells. In experimental groups, small ganglion cells showing apparent degenerative changes increased on 1 day, and showed a peak in degenerative cell number at 3 days group, and decreased gradually at 7 days group. We also found a small number of large-sized ganglion cells showing mild degenerative changes. However their satellite cells ware relatively intact with no typical findings throughout this experiment. Under the electron microscope, small ganglion cells showed various stage and typical features of the dark degeneration including mitochondrial swelling.

Histochemically-reactive Zinc in the Rat Dorsal Root Ganglion (DRG) Neurons: Zinc Selenium Autometallography

김이석,조승묵,Kim, Yi-Suk,Jo, Seung-Mook Korean Society of Electron Microscopy 2010 Applied microscopy Vol.40 No.1

이번 연구에서는 성체 랫드(Sprague-Dawley)의 척수신경절내 분포하는 zinc의 분포 관찰하기 위하여 zinc selenium autometallograpy(AMG)로 염색하였다. H-E염색표본에서 척수신경절 속에는 신경절세포들이 무리지어 분포하고 있었고, 세포체는 둥글거나 타원형이었으며, 작은 신경절세포, 큰 신경절세포로 대별되었다. 모든 신경절세포의 세포체는 한 층의 납작한 위성세포(satellite cell)에 의하여 둘러싸여 있었다. AMG 염색표본에서는 작은 신경절세포의 경우 강한 양성반응이 핵 주변부에서 관찰되었으나, 큰 신경절세포의 경우 전반적으로 미약한 AMG 양성반응을 보였고, 염색양상도 서로 달랐다. 그러나 큰 신경절세포를 둘러싸는 위성세포에서는 뚜렷한 AMG 양성반응이 관찰되었다. 이러한 조직화학적 본 연구의 결과는 zinc가 감각신경절인 랫드 척수신경절에서 통증을 포함한 감각의 전달과정에 의미있는 기능을 영위할 수 있음을 시사한다. The present study was designed to demonstrate ionic zinc in the rat DRG by means of zinc selenium autometallography($ZnSe^{AMG}$). Ganglion cells varied in size from 15 to 100 ${\mu}m$. The smaller neurons were strongly stained with AMG, whereas the larger cells were weakly stained. Each large ganglion cell was surrounded by perineuronal satellite cells, showing apparent AMG staining. We demonstrated for the first time the existence of zinc-containing satellite cells in the rodent DRG. Using electron microscopy, fine AMG grains were observed scattered in the somata of the DRG neurons, especially small cells. However, much lower concentrations of the AMG grains occupied in the large cells, and these were mostly localized in lysosome-like organelles. These results indicate that zinc may be involved in sensory transmission in the DRG level.

모래쥐 중뇌의 위둔덕과 수도관주위회색질내 substance P 및 vasoactive intestinalpolypeptide 면역반응 신경세포의 분포

최창도,조승묵,남성안,최월봉 대한해부학회 1996 Anatomy & Cell Biology Vol.29 No.6

Tellurium이 흰쥐 신장에 미치는 영향과 Selenium의 보상효과에 대한 미세구조적 연구

최월봉,조승묵,정영길,최창도 대한해부학회 1996 Anatomy & Cell Biology Vol.29 No.2