스트레스에 의한 기억 장애에 있어서 편도체와 해마의 상호작용에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

심한 스트레스에 의해 편도체의 과도한 활성화가 일어나며 이는 해마에 영향을 주어 해마 의존적 기억장애(일화적 기억, episodic memory)를 유발하게 되는데, 대표적인 스트레스로 인한 질환은 외상후스트레스장애(PTSD, posttraumatic stress disorder)로 편도체 손상과 함께 스트레스(PTSD) 모델을 함께 사용한 연구보고가 부족한 실정이다. 이에 본 연구자는 PTSD동물모델을 사용하였다. 먼저, 신경독소(NMDA)를 사용하여 male Sprague Dawley rats의 기저외측 편도체 neuron의 사멸을 유도하고 일정기간의 회복기를 가진 후 1시간 동안 구금과 꼬리 전기 쇼크에 의해 스트레스를 유발한 다음 희생시켜 기저외측 편도체와 해마를 따로 분리하여 편도체조직은 염색전처리과정을 거쳐 neuron염색 및 fiber염색을 거쳐 neuron사멸을 확인하고, 분리한 해마조직은 동결하여 western blot을 시행하여 GR과 pERK의 발현의 증감을 조사하였다. 그리고, 동일한 실험과정을 거쳐 희생시킨 후 western blot 결과를 확인하기위한 조직염색을 위해 뇌조직을 염색전처리하여 neruron 의 사멸을 위한 thionin염색 및 해마의 GR과 pERK의 발현을 확인하기위한 면역조직화학적 염색과 형광염색 등을 시행하였다. 그결과, 스트레스 직후 얻은 혈중 스트레스 호르몬인 corticosterone은 스트레스 군들(sham-stress, lesion-stress)은 스트레스를 주지 않은 군들(sham-control, lesion-control)에 비해 크게 증가하였는데 이는 편도체의 손상은 스트레스 호로몬의 양에 영향을 주지 않음을 시사하고 있다. 해마의 세포질내 GR은 스트레스군(sham-stress)에서 감소하나 편도체 손상 후 스트레스를 받은 군(lesion-stress)은 편도체손상군(lesion-control)에 비해 유의적인 감소를 보였음. 반면, glucocorticoid와 결합한 GR의 translocation으로 핵내 GR은 증가하였는데, 특이한 점은 편도체를 손상시킨 군(lesion-control)은 편도체를 손상시키지 않은 대조군(sham-control)과 큰 차이를 보이지 않은 것인데 이는 편도체의 손상이 HPA-axis와 같은 스트레스 반응에는 영향을 주지 않는다고 사료된다. 해마의 시냅스 가소성이나 learning and memory와 밀접한 관련이 있다고 알려진 MAPkinas e 중에서 ERK의 인산화의 변화를 해마조직에서 알아본 결과 ERK의 인산화 역시 스트레스 상황에서는 현저하게 감소하였으나, 편도체를 손상시킨 군의 경우 스트레스를 받지 않은 군은 인산화의 감소가 저지되었지만 스트레스를 받은 군은 오히려 증가함을 알 수 있었다. 따라서, 이 결과는 편도체의 손상이 스트레스로 인해 손상되었던 learning and memory능력을 MAPkinase signaling pathway를 통하여 정상화시킨다고 생각된다. Western blot의 결과들을 확인하기위하여 해마조직을 면역조직화학적 염색을 시행하였고 GR의 경우 불명확하여 methyl green을 사용하여 대조염색을 하였고 또한 형광염색을 실시하여 검경하여 western blot의 결과들을 확인, 보완하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Deleterious effects of stress on cognitive functions are modlulated by several brain structures-hippocampus, amygdala, and medial prefrontal cortex. Previous studies showed that the amygdala is necessary for modulatory effects of uncontrollable stress on hippocampal long-term potentiation (LTP) and memory. This study was conducted to examine effects of selective neurotoxic lesions of basolateral amygdala (BLA) on the signaling pathway of the stressed hippocampus. N-methyl D-aspartate (NMDA, 12.5 ug/ul) was injected into BLA of the rat and then uncontrollable stress consisting of restraint and electrical tailshock (60 tailshocks: 1 mA intensity, 1 sec duration, 30-90 sec variable intershock interval) was given. The subjects was sacrificed by decapitation directly after stress. The uncontrollable stress effectively decreased hippocampal expressions of cytosolic glucocorticoid receptors (GR, stress hormone receptors) amd phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (ERK, essentail for hippocampal LTP and memory formation), compared with those of sham-operated control rats without receiving stress. Rats with neurotoxic lesions of BLA did not show decrements of phosphorylation of ERK induced by the uncontrollable stress, whereas these lesions have no effects on the hippocampal GR translocation and plasma levels of corticosterone (stress hormone) induced by stress. These results suggest that the amygdala has the modulatory effects of stress on hippocampal LTP and memory through the signaling pathwasy involving ERK, not GR in the hippocampius.