항정신병약물에 의해 증가하는 CLC-4의 역할규명을 통한 조현병의 발병기전 이해 및 약리작용타깃 발굴 = Understanding of pathogenesis of psychosis and development of new drug target through functional study of CLC-4 induced by anti-psychotic drug treatment in the rat

국문 초록 (Abstract)

<연구내용 및 결과>
□ 정신병 유발약물 및 항정신성 약물에 의한 CLC-4 의 발현 및 활성 변화 관찰 in vitro
○ 신경세포주 (SH-SY5Y, U87)에서 clozapine 처리에 의한 CLC-4의 발현을 면역불롯 및 면역염색을 통해 관찰하였고 신호전 달 체계로 PKA/CREB이 관여하고 있으며 타깃 단백질로 CDK-5가 발현증가됨을 관찰하였음.
○ 쥐에서 항정신성 약물인 clozapine 처리에 의한(한번 및 반복투여)에 의한 대뇌 및 해마에서 CLC-4의 발현변화를 면역불롯 으로 관찰한 결과 해마에서 증가함을 관찰하였음.
□ CLC-4의 타깃단백질로 CDK-5의 합성이 유도됨을 확인하여 알츠하이머병 모델 마우스에서 클로자핀의 효능평가 규명
○ APP/PS가 과발현된 알츠하이머병 마우스에 20mg/kg 클로자핀 투여에 의한 인지기능 향상 및 아밀로이드 베타 축적 감소 확 인. 그 작용기전으로 뇌에서 CDK-5발현증가 및 SYNAPSIN 의 인산화 증가를 관찰하였고 AMPK의 활성으로 인한 BACE의 감소로 인한 아밀로이드 베타 생성량 감소가 확인되었음.
□ CLC-4 siRNA가 들어간 세포 및 동물에서 정신병 유발약물 및 항정신성 약물에 의한 세포내 신호전달 체계 변화 관찰.
○ CLC-4 발현이 저해된 신경세포주에 항정신성 약물인 clozapinel 처리에 의한 세포내 신호전달 체계를 확인한 결과 CDK-5의 합성이 저해됨을 확인하였음.
○ CLC-4 null mouse에서 행동양상을 관찰한 결과 수동회피능력이 저해됨을 관찰하였음. --> 이상의 결과는 항정신성 약물인 clozapine과 haloperidol 에 의해 쥐 대뇌에서 CLC-4 클로라이드 채널의 합성이 증가로 인해 CDK-5의 활성이 증가되고 그로 인한 BDNF의 합성이 증가되어 뇌신경보호작용이 진행되어 알츠하이머병의 진행을 저해할 수 있으며 CLC-4유전자가 없을 경우에는 해마에서 기억력 장애가 유발되어 심각한 정신신경학적 질병이 유발될 수 있음을 규명한 것으로 뇌에서의 CLC-4의 역할을 규명한 첫 시도임.
<연구개발결과의 활용계획>
□ 중추신경계 세포에서 클로라이드 신호전달계의 활성화 및 항정신성 약물에 의한 CLC-4의 합성증가는 신경계에서의 세포활성의 조절 및 항정신병약물의 기전에 대한 새로운 시각을 제시할 것임. 이는 관련 학문 분야에 개념적, 방법론적인 발전을 유발할 것이며, 많은 후속 연구의 파생을 유발할 것임.
□ 항정신병약물의 CLC-4 조절을 통한 뇌 신경세포의 기능에 대한 영향의 연구 결과는 다양한 신경계 질환에 대한 항정신병약물 사용 확장의 근거를 제공할 것임. 특히 neurodegenerative condition에 대한 항정신병약물의 새로운 작용 가능성에 대한 실질 적인 근거를 제공하여, 광범위한 뇌신경계 질환에 대한 항정신병 처치의 기능에 대한 실용적 기반을 제공할 것임.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

〈The Purpose and the Need of Research and Development〉 : An increase of CLC-4 chloride channel synthesis in mouse cerebrum by antipsychotic drugs such as clozapine and haloperidol has been examined. This project is aimed to investigate the cause and effect of CLC-4 expression change in order to find the mechanisms of action of such drugs, to understand the pathologic mechanisms of schizophrenia, and to finally propose a new target of antipsychotic drugs.
〈Results〉 : Our results suggest that clozapine induces CLC-4 in the brain, which is involved in the CDK-5 production and BDNF induction. These induced CDK-5 and BDNF may be involved in the neuroprotection in the APP/PS1 Alzheimer's disease animal model. Morover, we also produced CLC-4 KO Mice by using CAS-9 method. The CKC-4 KO mice showed impaired passive avoidance behavior. Thus, these demonstrate first evidence of functional role of CLC-4 in brain and these may be related with human brain disease.
〈Application〉 : In neuronal cells, the activation of chloride signal transduction and the increase of CLC-4 synthesis by antipsychotic drugs provide a new perspective on the regulation of cell activation and understanding the mechanisms of antipschotic drugs. Furthermore, this research will bring conceptual and methodological development in scholastic areas, promising many future studies.