반복적 저산소 스트레스가 마우스의 행동 및 면역계에 미치는 영향

Abstract

[한글]

개체가 스트레스 환경에 노출되면 적절한 적응기전을 통하여 항상성을 유지한다. 이러한 적응과정에는 행동의 변화 뿐 아니라 신경계, 내분비계, 면역계 등 여러 기능계가 관여함이 알려져 있으며 기능계들 사이에 통합적인 연관성을 가지고 반응한다는 사실이 밝혀지고 있다. 스트레스에 대한 개체의 적응과정에서 나타나는 기능계 활성 변동은 스트레스에 대한 감수성 뿐 아니라 스트레스 자극의 강도, 자극 시간, 자극이 가해지는 방법에 따라 기능 변동의 양상이 달라질 것으로 생각된다. 본 연구에서는 스트레스에 의한 행동 및 기능계 변동의 상호 연관성 및 스트레스 자극의 강도에 따른 개체의 적응 반응을 통합적 차원에서 알아보고자 하였다. 저산소 스트레스를 자극원으로 하여 마우스에서 자극의 크기를 달리한 실험군(비처치군 : 사육장에서만 사육된 군, 환경 노출군 : 20%군, 저산소 환경 노출군 : 15%군 및 10%군)에서 저산소 자극을 매일 60분씩, 주당 5일씩 8주간 반복하여 노출시킨 후 행동검사 및 면역기능 검사를 시행하였다. 운동 조화 능력을 검사하는 Rota-rod 검사, 비조건화 행동 검사인 탐색행동 검사, 조건화 행동 검사인 능동적 조건회피 학습 검사를 행하였다. 면역기능 검사로서 유세포 분석기를 이용한 비장세포의 아군 분포 검사, 간접효소면역 측정법을 이용한 항원특이항체 생성 검사, (3)**Hthymidine incorporation을 이용한 항원 감작 비장세포 증식능 및 4시간-(51)**Cr 유리법을 이용한 자연살세포 세포독성능 검사를 시행하였다. 연구결과는 아래와 같다.

1. Rota-rod 검사에서 15%군에서 회전봉에서 떨어지지 않고 머물러 있는 시간이 다른 군들보다 길었다.

2. 탐색행동에서 15%군은 다른 군들에 비하여 활동도가 감소하였다.

3. 능동적 조건회피 학습 검사에서 15%군은 20%군과 유사한 회피반응을 보였으나,10%군은 이보다 감소된 회피반응을 나타내었다.

4. 비장세포 아군 분포에서 CD3**+, CDl9**+ 세포의 경우 각 실험군들 사이의 아군 분포변화에 유의한 차이는 보이지 않았고 CD3**+ CDl6**+ CD32**+, CD3**- CDl6**+ CD32**+ 및 CD3**+ CD4**+ 표현형을 나타내는 세포아군들의 분획율도 각 실험군들 사이에 차이가

없었다. 그러나 CD**3+CD8**+ 표현형을 가진 세포아군의 분획은 10%군에서 유의하게 감소되었다.

5. 항원특이 항체 생성은 15%군에서 IgG2a 항체의 생성이 다른 실험군보다 증가되었고 IgGl 및 IgM은 각 실험군 사이의 차이가 발견되지 않았다.

6. 항원 감작 비장세포 증식능과 자연살세포의 세포독성능은 각 실험군 사이에 유의한 차이가 없었다.

이상의 결과로 보아 저산소 환경에 개체가 반복적으로 노출되었을 때 행동과 면역반응이 연관되어 변동됨을 알 수 있었다. 즉, 고자극성 저산소 환경에의 노출은 행동을 저해하고 면역기능을 감소시키나 저자극성 저산소 환경에의 노출은 오히려 일부 행동을 호전시키고 면역기능의 일부 변수들을 증가시켰다. 따라서, 적당한 강도의 스트레스에 해당하는 저산소 자극이 신체 기능의 항진을 유도할 수 있을 것으로 생각된다.

[영문]

When an organism is exposed to stressful environments, it keeps its living activities by adopting an appropriate adaptive mechanism. The adaptive processes are carried out by the interaction of altered activities of several functional systems, such as nervous, endocrine, and immune systems, as well as behavioral changes. The stress response of an organism seems to be differentially manifested according to the strength of a stimulus, the duration of an exposure, and the mode of stress being given to the organism, in addition to its sensitivity to the stress. The present study aimed to elucidate the relationship between the behavioral changes and the altered function of immune system induced by an exposure to the hypoxic stress, and to study the nature of differentially manifested adaptive responses of an organism according to the strength of the stress. Four experimental groups (NH: not-handled,20%: handled, 15% or 10%: exposed to 15% or 10% O^^2 with balanced nitrogen, respectively) were exposed to different levels of hypoxia in a repeated and intermittent mode for 8 weeks, and were subjected to behavioral and immune function tests. The results were as follows.

1. A longer endurance time in Rota-rod test was noted in the 15% group.

2. During 15 min exploration, low exploratory activities were observed in the 15% group.

3. In the active avoidance tests, the number of high responder of the 10% group was significantly smaller than the 15% or the 20% group.

4. In the study of splenocyte subsets, a decreased proportion of CD3**+ CD4**+ phenotype cells was observed in the 10% group.

5. Ovalbumin-stimulated IgG2a production was increased in the 15% group, while no changes were noted in the IgG1 and IgM production.

6. Exposure to hypoxic environment did not change the antigen-stimulated splenocyte pro-liferation and natural killer cell cytotoxicity.

These results show that the stress responses of the behavioral and the immune systems are changed with close relationships, and the nature of the responses is related to the strength of the stress, i.e. the high level of hypoxic stress enhances, and the low level of hypoxic stress suppresses some of the behavioral and

immune parameters. Accordingly, this study indicates that an optimal level of hypoxic stress could enhance the biological function of an organism.