전형 및 비정형적 항정신병약물이 백서의 중뇌 D2 도파민수용체 messenger RNA 표현에 미치는 영향

Abstract

[한글]

분자생물학의 발전과 함께 다양한 종류의 도파민수용체가 알려지게 되었으며, 각 수용체의 특이한 기능을 이해하는 것이 파킨슨씨병이나 정신분열증의 치료효과를 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다. 중추신경계의 신경세포에는 자체의 신경전달물질에 의해 자극을 받아 이의 유리를 조절하는 자가수용체가 존재하는 것으로 알려졌으며, 특히 도파민 자가수용체는 연접후 수용체에 비해 약물에 대한 감수성이 더 높은 것으로 알려져 이의 약리학적 특성을 규명하려는 시도가 증가되고 있다. 최근에는 수용체의 mRNA를 직접 정량화하는 것이 가능하게 되었으며, 기존의 ligand 결합방법에 비해 수용체 생성률의 변화를 유전자 단계에서 파악할 수 있다는 점에서 새로운 방법으로 인정받고 있으나, 아직까지 도파민 자가수용체 mRNA의 변화에 대하여는 연구되었던 적이 없었다. 이에 장기간의 약물투여로 추체외로 부작용이 나타날 수 있는 전형적 항정신병약물과 이러한 부작용이 상대적으로 드물게 나타나는 것으로 알려진 비정형적 항정신병약물의 반복 투여가 도파민 자가수용체 mRNA의 표현에 미치는 영향을 알아보고자 연구를 시행하였다.

실험동물은 생후 8주된 수컷 Sprague-Dawley 백서를 사용하였으며, 일차실험으로 중뇌에서 발견되는 D^^2 도파민수용체 mRNA가 도파민 신경세포에서 유래된 자가수용체의 mRNA인지를 알아보기 위해 실험동물의 좌측 median forebrain bundle에 6-hydroxydopamine을

주입하였고, 이차실험으로 각 항정신병약물이 실험동물의 중뇌 D2 도파민수용체 mRNA의 표현에 미치는 영향을 알아보기 위해 실험동물에 하루 1회씩 2주간 항정신병약물들(haloperidol, sulpiride, clozapine)과 대조군에서는 같은 양의 생리식염수를 투여하였다. 각

실험조직의 D^^2 도파민수용체 mRNA를 정량화하는 데에는 ribonuclease protection assay의 방법을 이용하였다.

좌측 median forebrain bundle에 6-hydroxydopamine을 주입한 후 좌측 중뇌에서는 D^^2 L이 54±9, D^^2 S가 58±9 로 우측 중뇌의 251±26, 291±43 CPM/15㎍ total RNA에 비해 현저한 감소가 관찰되었으며, beta-actin mRNA는 좌측이 923±29, 우측이 980±100 CPM/15㎍ total RNA로 유의한 차이는 없었다. D^^2 L과 beta-actin mRNA의 비율은 좌측이 5.9±0.9, 우측이 25.7±1.4%로 약 76.7%의 감소가 관찰되었으며, D2S와 beta-actin mRNA의비율도 좌측이 6.2±0.9, 우측이 29.1±1.5%로 약 78.4%의 감소가 관찰되었다. 각 항정신병약물투여후의 중뇌 D^^2 도파민수용체 mRNA의 변화를 beta-actin mRNA와의 비율로 구하여보면, haloperidol투여군과 sulpiride투여군이 52.2±2.6과 53.8±3.1%로 대조군의 43.8±3.2%에 비해 유의하게 증가되어 있었으나, clozapine처치군은 45.9±1.9%로 대조군과 유의한 차이가 없었다. 특히 sulpiride처치군에서는 D^^2 L/beta-actin mRNA의 비율이 26.3±1.9%로 대조군의 20.2±2.0%에 비해 유의하게 증가되어 있었으며, haloperidol처치군에서는 D^^2 S/beta-actin myNA의 비율이 29.2±1.9%로 대조군의 23.6±1.8%에 비해 유의하게 높았다. 각 항정신병약물 처치후 D^^2 L/D^^2 S mRNA의 상대적인 표현의 정도에는 유의한 차이가 관찰되지 않았다.

이상의 결과들을 종합하여, 중뇌에서 발견되는 D^^2 도파민수용체 mRNA는 대부분 도파민 신경세포에 존재하는 자가수용체의 mRNA인 것을 알 수 있었으며, haloperidol이나 sulpiride의 반복투여가 중뇌의 자가수용체 mRNA의 표현을 유의하게 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 항정신병약물 처치후 관찰되는 도파민 자가수용체의 과민성은 도파민수용체 유전자의 활성화로 인한 수용체 생성의 증가와 관련이 있을 것으로 생각된다. 또한 비정형적 항정신병약물의 투여에 의해서는 이러한 변화가 나타나지 않는 것을 고려할때, 아직까지 정확한 기전에 대하여 알수는 없으나, 추체외로 부작용, 특히 자발성

운동장애가 나타나는 데에도 일부 관련될 가능성이 있을 것으로 생각된다. 비록 sulpiride의 투여후 D^^2 L, haloperidol 투여후에는 D^^2 S도파민수용체 mRNA의 표현에 유의한 증가가 관찰되었으나, 각 항정신병약물의 투여후 D^^2 L 및 D^^2 S 도파민수용체 mRNA의 상대적인 표현정도에는 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 따라서 항정신병약물의 반복 투여는 D^^2 L 및 D^^2 S 도파민 수용체의 상대적 표현정도를 변화시키지는 않는것으로 생각된다

[영문]

Recently various types of dopamine receptor have been proved to exist in human central nervous system. And the understanding of their specific function is expected to improve therapeutic effect as well as to reduce undesirable side-effects of current antipsychotic and antiparkinson treatment. Since the dopamine autoreceptor is known to be more sensitive to dopaminergic drugs, there is a growing concern about its functional role in neuropsychiatric diseases. Besides ligand binding studies, recent advances in molecular biology make it possible to quantitate mRNA coding for specific receptors which gives more direct information

about its rate of synthesis at the gene level. It is documented that chronic antipsychotic treatment enhances the sensitivity of dopamine autoreceptor, but changes in its mRNA expression have never been investigated yet.

Using male Sprague-Dawley rats, 6-hydroxydopamine was injected into left median forebrain bundle to test whether D^^2 receptor mRNA found in midbrain is coding for autoreceptors. And antipsychotic drugs, haloperidol, sulpiride and clozapine, were administered daily for 2 weeks in order to evaluate their effect on dopamine autoreceptor mRNA expression. The quantitation of mRNA expression was performed using ribonuclease Protection assay.

After 6-hydroxydopamine injection, significant reduction in D^^2 , both D2L and D^^2 S receptor mRNA expression was observed in left midbrain compared with right side. The ratios of D^^2 L/beta-actin and D^^2 S/beta-actin mRNA in left midbrain were 23.3% and 21.6% of that in right side respectively. Significant increase in mesencephalic D^^2 mRNA expression was demonstrated after repetitive haloperidol and sulpiride, but not after clozapine treatment; D^^2 S mRHA was increased after haloperidol treatment, while sulpiride enhanced D^^2 L mRNA expression. However, the relative ratio of D^^2 L and D^^2 S mRNA expression in rat midbrain was net changed after repetitive administration of antipsychotic drugs used in this study.

These results suggest: first, the major proportion of mesencephalic D^^2 receptor mRNA is coding for autoreceptor; second, the D^^2 receptor mRNA expression is increased after chronic haloperidol and sulpiride, but not after clozapine

treatment, which may be related to the development of extrapyramidal side-effects observed in patients with typical antipsychotic treatment; third, chronic antipsychetic treatment appears not to alter the relative ratio of D^^2 L and D^^2

S mRNA expression in rat midbrain.