흰쥐 골격근섬유에서 근세사단백질과 파브알부민의 분포에 대한 면역조직화학적 연구

Abstract

[한글]

포유동물의 골격근은 같은 근육 내에서도 여러 종류의 근섬유들로 구성되어 있다. 미토콘드리아 내에 존재하는 효소활성을 이용한 조직화학적 염색이나, 마이오신 ATPase 활성에 따라, 또는 근수축속도에 따라 각 근섬유형을 구분할 수 있다. 또한 최근에는 면역조직화학적인 방법을 이용하여 근섬유형을 구분하려는 시도가 계속되고 있다. 이 연구의 목적은 근육을 구성하는 단백질들의 항체를 이용하여 면역조직화학적 염색을 시행하여, 흰쥐 골격근을 구성하는 각 단백질의 출현시기를 관찰하고, 골격근을 지배하는 신정을 교차

연결시켰을 경우 근육 내의 근세사단백질과 파브알부민의 분포를 관찰하여, 근섬유형에 따라 나타나는 변화를 살펴보고자 하였다. 각 염색법에 따라 근섬유형을 분류하여 비교해 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 가장 이른 시기에 근섬유형을 구분하는 방법으로는 빠른수축근마이오신을 면역조직화학적으로 염색하는 것이 가장 좋다고 판단되었다.

2. ATPase반응 염색의 경우에도 비교적 빠른 시기인 생후 5일애 근섬유형을 구분할 수 있었으며, NADH-TR반응 염색의 경우에는 생후 14일부터 각 근섬유형을 구분할 수 있었다.

3. 각 염색법에 의해 근섬유형을 비교해 본 결과, 긴발가락펴짐근의 경우 ATPase반응 염색과 빠른수축근마이오신에 대한 면역조직화학 염색에서는 각 근섬유형의 분포가 생후 5일부터 성숙흰쥐의 양상을 나타낸 반면, NADH-TR반응 염색에서는 생후 20일에도 성숙흰쥐의 양상을 보이지 않았다.

가자미근의 경우에는 ATPase반응 염색과 빠른수축근마이오신에 대한 면역조직화학 염색에서 생후14일에 성숙흰쥐의 분포를 보였고, NADH-TR반응 염색에서는 긴발가락펴짐근에서와 마찬가지로 생후 20일에도 성숙흰쥐의 양상을 관찰할 수 없었다.

4. 빠른수축근마이오신에 대한 면역반응은 임신19일에는 빠른수축근에서는 반응이 강하였고, 느린수축근에서는 반응이 약하였으나, 생후 1일에는 네 근육 모두 강한 양성반응을

보이다가, 생후 5일에는 각 근육에 따라 면역반응이 다양하게 나타났다. 이같은 양상은 성숙흰쥐까지 계속되었다.

빠른수축근마이오신에 대한 양성세포의 분포는 가장 강한 양성반응을 보이는 세포를 제 3형 섬유, 중간정도의 양성도를 보이는 세포를 제 2형 섬유, 그리고 가장 약한 면역양성반응을 보이는 섬유를 제 1형 섬유로 구분할 수 있었으며, 긴발가락펴짐근의 경우에는 제

3형 섬유가 94.4 %, 제 1형 섬유가 5.6 % 차지하였고, 가자미근의 경우에는 제 3형 섬유가 4.9 %, 제 1형 섬유가 95.1 % 차지하였다

5. 파브알부민에 대한 면역반응은 생후 5일 이전에는 빠른수축근, 느린수축근 및 흔합근육 모두에서 고르게 관찰되나, 생후 5일에 전체적으로 반응이 떨어졌다가 빠른수축근의 경우에는 다시 회복되나,느린 수축근의 경우에는 회복되지 않았다. 파브알부민 양성세포는 면역반응에 따라 가장 강한 근섬유(Ⅲ형)와, 가장 약한 근섬유(Ⅰ형) 및 중간정도의 면역반응을 보이는 근섬유(Ⅱ형)의 세 가지 유형으로 나눌 수 있었으며, 성숙흰쥐 긴발가락펴짐근의 경우, Ⅰ형, Ⅱ형, Ⅲ형 섬유가 각각 14.6 %,17.6 %, 67.8 %를 차지하였으며, 가자미근의 경우에는 각각 66.3 %, 18.5 %, 15.2 %를 차지하였다.

6. 근육을 지배하는 신경을 교차연결시킨 후 빠른수축근마이오신에 대한 면역조직화학 염색을 실시한 결과, 대부분이 제 3형 근섬유로 구성되어 있는 긴발가락펴짐근의 경우, 제 3형 근섬유가 크게 감소하고, 제 2형 근섬유와 제 1형 근섬유가 차지하는 비율이 증가

하였다. 가자미근의 경우에는 대부분이 제 1형 근섬유로 구성되어 있었으나, 신경을 교차연결한 후에 제 2혐 근섬유와 제 3형 근섬유의 수가 증가하였다.

파브알부민에 대한 면역조직화학 염색 결과는 빠른수축근마이오신에 대한 면역조직화학염색 결과와 유사하였다.

이상의 결과로 미루어 보아 근섬유형을 판단하는데 있어 빠른수축근마이오신 항체를 이용한 면역조직화학염색이 가장 정확하고 또 가장 이른 시기에 가능하였으며, 이러한 면역반응은 신경지배에 민감하여 근육의 신경지배를 연구하는 데에도 많은 도움이 되리라 사료된다.

[영문]

The skeletal muscle of the mammals consists of various type of muscle fibers in the same muscle. Muscle fibers could be classified according to the enzyme activity in the mitochondria, ATPase activity of myosin and contraction velocity. The purpose of the study is tried using immunohistochemical method to classify muscle fiber types nowadays.

In this experiment, immunohistochemical stain has been done using antibodies of the various proteins consisting muscles and the distribution of myofibrillar protein and parvalbumin were studied in normal state and after cross innervation.

The results obtained by this study are as follows;

1. Muscle fiber type could be classified in the earliest period when using immunohistochemical stain of fast myosin.

2. Muscle fiber type could be identified in the 5th day after birth when using ATPase stain and the 20th day when using NADH-TR stain.

3. In extensor digitorum longus muscle, adult pattern of the muscle fiber type appeared on the 5th day after birth in ATPase stain and immunohistochemical stain of fast myosin, while they were not shown on the the 20th day after birth in NADH-TR stain. In soleus muscle, adult pattern appeared on the 14th day after birth in ATPase stain and they were not shown even on the the 20th day after birth in NADH-TR stain.

4. The immunoreactivity of fast myosin was strong in fast muscle and weak in slow muscle on the 19th day of gestation, however they showed strong reaction in both type on the 1st day of birth. On the 5th day after birth, the immunoreactivity was

various according to the muscle type and these pattern continued to adult rats. The muscle fiber type cnuld be classified by fast myosin reaction ; type 3 for the strongest reaction and type 2 for the intermediate and type 1 for the weakest. The extensor digitorum longus consists of 94.4 % of type 3 and 5.6 % of type 1, while soleus muscle consists of 4.9 % of type 3 and 95.1 % of type 1.

5. The immunoreactivity upon parvalbumin was observed evenly in fast, slow, and mixed muscles before 5th day after birth, and the reactivity was recovered in fast muscle, however, they were not recovered in slow muscle after initial depression. The muscle fiber type could be classified by parvalbumin reaction; type Ⅲ for the strongest reaction and type Ⅱ for the intermediate and type Ⅰ for the weakest. The extensor digitorum longus consists of 14.6 % of type Ⅰ, 17.6 % of type Ⅱ and 67.8 % of type Ⅲ and soleus muscle consists of 66.3 % of type Ⅰ, 18.5 % of type Ⅱ and 15.2 % of type Ⅲ.

6. After cross innervation, type 3 muscle fiber decreased enormously and type 2 and 1 increased in extensor digitorum longes muscle, while type 3 and 2 increased in soleus muscle which normally consists of mainly type 1. The immunohistochemical

study upon parvalbumin showed similar results as fast myosin.

With the above results, immunostain upon fast myosin is the earliest and best way of identifing muscle fiber type and therefore, it would be helpful to study the immunoreactivity upon fast myosin to investigate the muscle innervation.