허혈/재관류로 인한 뇌조직 아민 변동과 Free Radical과의 관련성

Abstract

[한글]

뇌혈류가 역치 이하로 감소되면 산소공급 저하와 ATP생성 장애에 의하여 비가역적인 뇌세포의 손상을 일으키게 된다. 허혈성 뇌손상의 정도는 허혈상태의 정도와 기간에 크게 영향을 받으므로 신속한 혈류 및 산소의 재공급이 가장 중요하다. 그러나 허혈성 뇌손상은 허혈 당시보다는 허혈 조직으로 산소가 재공급될 때 생성되는 free radical에 의하여 주로 일어나므로 이 역할에 많은 관심이 모아지고 있다. 뇌허혈 및 재관류는 뇌조직내의 biogenic amine 함량에 변동을 일으킬 수 있다고 하나 free radical과 biogenic amine과의 상호 연관성은 거의 밝혀진 것이 없다.

따라서 이번 실험에서는 흰쥐에 허혈성 또는 허혈/재관류 손상을 유발시키고 여러 종류의 free radical 제거물질 투여 후 high performance liquid chromatography-electrochemical detector로 뇌내 biogenic amine 및 그 대사물질의 함량을 검색하여 다음과 같은 성

적을 얻었다.

1. 정상 흰쥐의 뇌조직내 dopamine 및 5-hydroxytryptamine(5-HT)과 그 대사물질의 단위함량은 모두 선조체에서 가장 높았으며 특히 3, 4-dihydroxyphenylacetic acid(DOPAC)와 homovanillic acid(HVA)는 선조체 이외의 부위에서는 검출되지 않았다.

2. 양측 총경동맥을 결찰하여 30분간 허혈을 유발시킨 경우, 전두피질, 해마 및 시상은 별다른 영향을 받지 않았으나 선조체에서 DOPAC 함량과 DOPAC/dopamine 비율이 증가되었으며 HVA/DOPAC 비율은 감소되었다.

3. 뇌허혈후 재관류시킴으로 선조체의 DOPAC 및 HVA함량이 증가되었으며 DOPAC/dopamine 비율과 HVA/dopamine 비율이 증가되고 HVA/DOPAC 비율이 감소되었다.

4. 5-HT 및 그 대사산물 함량은 허혈 및 재관류에 의하여 영향을 받지 않았다.

5. Free radical 제거물질 투여로 허혈/재관류에 의하여 변동되었던 DOPAC과 HVA 함량 및 전환율들이 재관류 이전 허혈수준으로 감소되었으나 정상 대조치로는 회복되지 않았으며 각 제거물질 투여효과 사이에는 별다른 차이가 없었다.

이상의 성적으로 보아 허혈성 뇌조직 amine 변동은 재관류시에 증폭되고 허혈 또는 재관류에 의하여 도파민성 신경이 가장 예민하게 영향을 받으며 이러한 허혈 및 재관류성 뇌조직 amine 변동을 일으키는 데에 free radical이 중요하다고 생각된다.

[영문]

After the ischemic episode, a new cerebral damage can occur during the restitution of blood flow. Oxygen free radicals, formed during ischemia/reperfusion, have been proposed as one of the main causes of reperfusion injury. Altered concentrations of brain biogenic amines are also reported in ischemia or reperfusion. However, a paucity in information and controversies in the mechanism of the brain damage during reperfusion still remain.

Therefore, in the present study, the ischemia-and/or reperfusion-induced changes in biogenic amines were measured from rat brain regions. Furthermore, the ability of free radical scavengers(SOD, catalase, allopurinol and deferoxamine) to prevent changes in brain biogenic amines was also investigated. To induce brain ischemia/reperfusion, bilateral common carotid arteries were clamped for 30 minutes and thereafter the clamps were removed to reperfuse for 15 minutes.

The concentrations of biogenic amines and their metabolites (dopamine, DOPAC, HVA, 5-HT, 5-HIAA ) in various brain regions, including frontal cortex, corpus striatum, hippocampus and thalamus, were measured using the high performance liquid

chromatography with electrochemical detector.

The results are as follows:

1. In the ischemia group, the concentrations of DOPAC and the ratio of DOPAC/dopamine were increased and that of HVA/DOPAC was decreased, which were evident only in corpus striatum.

2. In the reperfusion group, the concentrations of both DOPAC and HVA in corpus striatum were increased, which were more prominent than the changes of ischemia alone. Ratios of DOPAC/dopamine and HVA/dopamine were increased and that of

HVA/DOPAC was decreased.

3. All the free radical scavengers attenuated the reperfusion-induced changes at the levels of the pre-reperfusion(i.e.,ischemia alone) and there were little

differences between abilities of scavengers.

4. 5-HT metabolism was net changed in all experimental groups.

These results indicate that dopaminergic neuron is more sensitive to ischemia than serotonergic neuron, which are exaggerated during reperfusion, and atteuated by free radical scavengers. It is suggested that free radicals may play an important role in the reperfusion-induced changes of brain monoamines.