납이 뇌줄기 청색반점의 norepinephrine 함유 신경원에 미치는 영향에 관한 면역세포화학적 연구

Abstract

[한글]

유독성 중금속인 납은 말초신경계통에 탈수초현상과 축삭변성을 일으키며, 중추신경계통에는 뇌증후군을 일으키는 신경독성물질이다. 또한 만성적으로 납에 노출된 어린이에서 과다활동과 지능저하 등 행동장애가 나타난다는 점이 인구통계학적인 분석과 동물실험에 의해 입증되어 있다. 과다활동과 가장 관계깊은 신경전달물질은 norepinephrine으로 납 중독시 이 신경전달물질의 농도과 이 신경물질의 합성에 관여하는 효소의 활성이 변화되는 것으로 알려져 있다. 그러나 이와 같은 분석은 대부분 뇌의 넓은 범위를 대상으로 하

는 생화학적 분석으로 뇌에서 대부분의 norepinephrine 함유 신경세포체가 위치해 있는 뇌줄기 청색반점핵(nucleus locus Ceruleus)을 대상으로 관찰, 분석한 연구는 아직 보고되지 않았다.

본 실험에서는 납이 신경전달물질로 norepinephrine을 함유한 뇌줄기 청색반점핵에 미치는영향을 규명하기 위하여, norepinephrine 합성의 속도제한효소(rate limiting enzyme)인 tyrosine hydroxylase 항체를 이용한 면역조직화학 염색을 하여 관찰하였다. 납은 물에 잘 용해되어 경구투여한 경우에도 흡수가 잘 되는 PbCl2의 0.05%, 0.1%, 0.2% 수용액을 출생 후 바로 음용하는 모든 물에 넣어 경구 투여하였고, 투여 후 4주, 8주, 12주에 회생시켜 뇌줄기를 적출하였다. 납이 흡수되었는지를 확인하기 위해 일부 동물의 혈액과 뇌에서 납농도를 측정하였다.

적출한 흰쥐의 뇌줄기를 tyrosine hydroxylase 항체를 이용한 면역조직화학 염색방법으로염색하고 이를 광학현미경으로 관찰한 다음, tyrosine hydroxylase 함유 신경원의 수를 세어 정량적인 변화로 나타내었다. 또한 면역조직화학염색표본을 전자현미경으로 관찰하였으며, 납투여군의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 구조의 전자밀도를 영상분석기를 사용하여 측정하였다. 실험결과는 다음과 같다.

1. 납을 투여한 실험군에서 청색반점핵의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 세포의 수는 대조군에 비해 통계학적으로 유의하게 증가하였다.

2. 전자현미경 하에서도 납 투여군의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 구조는 대조군에 비해 전자밀도가 높게 나타났다.

3. 납투여군에서 tyrosine hydroxylase 양성 과립이 있는 축삭에는 세포소기관이 없고 양성 과립이 없는 세포내공간이 흔히 관찰되었다.

4. 전자전미경에서 납 투여군 신경조직의 세포돌기들은 위축되어 있었고 세포사이공간이 넓어지는 양상을 보였다.

이상의 결과로 미루어보아 납은 청색반점핵의 norepinephrine성 신경원에 있는 tyrosinehydroxylase의 활성을 증가시키며, 이에 따라 norepinephrine이 증가한다. 이와 같이 증가된 nerepinephrine은 과다활동 등 납이 유발하는 행동장애에 대한 하나의 원인요소가

될 수 있다고 생각된다. 또한 납투여군에서 세포사이공간이 넓어지고 세포소기관과 면역반응양성구조가 없는 세포내 공간이 나타나는 것을 보아 납은 tyrosine hydroxylase 활성을 증가시키는 동시에 신경세포에 퇴행성변화를 일으킨다고 결론지을 수 있다. 이러한 퇴

행성 변화는 지능저하와 같은 납이 유발하는 행동장애에 대한 하나의 원인요소가 될 수 있다고 생각된다.

[영문]

The neurotoxic effects of inorganic lead, a common environmental toxic substance, include peripheral neuropathy in adults and encephalopathy in children. Behavioral changes including hyperactivity, short attention span, easy distractibility and

impulsiveness have also been noted in Patients with by chronic lead exposure in childhood. The level of norepinephrine in brain may relate to hyperactivity and chronic lead exposure.

The purpose of this study is to determine the effect of the inorganic lead(PbCl2) administration to the neonatal rat by iminunocytochemical and electron microscopical analysis of norepinephrinergic neurons of the locus ceruleus.

0,05%, 0,1% and 0.2% lead chloide wewe dissolved in distilled water and the solution was administered orally via drinking water. After 4, 8 and 12 weeks of continuous administration, rats were sacrificed and the brain was processed and immunostained with tyrosine hydroxylase, a rate limiting enzyme of norepinephrine synthesis antibody. The number of tyrosine hydroxylase iinmunostained cell bodies in locus ceruleus were estimated. Densitometric analysis of tyrosine hydroxylase

immunoreactive profiles in electron microscopic photographs were done by using imageanalyser.

Numbers of tyrosine hydroxylase immunoreactive neurons in the locus ceruleus had increased stastically after lead administration. Density of the electron microscopic tyrosine hydroxylase immunoreactive profiles had also increased.

Degenerative changes, such as intra-axonal vacuolar space formation, were found within tyrosine hydroxylase immunoreactive axons. Somewhat widened interceuular spaces and refracted processes were also found in the region of locus ceruleus.

Increased tyrosine hydroxylase immunoreactivity may correlate with hyperreactivity of the lead intoxicated children. Degenerative changes may be responsible for the short attention span, easy distractibility and impulsiveness observed in case of mild lead poisoning.