신경세포가 별아교세포의 아교섬유성 산단백질 표현에 미치는 영향

Abstract

[한글]

중추신경계가 손상을 받으면 별아교세포의 증식 및 비후와 별아교세포내에 특이적으로 존재하는 아교섬유성 산단백질(glial fibrillary acidic protein, GFAP)의 증가등이 특징적으로 나타나는 반응성 아교증식중이 일어난다. 본 실험에서는 신경세포와 별아교세포 동시 배양이 반응성 아교증식증의 하나의 모델로 이용될 수 있을 것이라는 가설하에 신경세포가 배양된 별아교세포의 GFAP 및 vimentin 함량에 미치는 영향을 보고자 하였다.

임신 17일된 태아 흰쥐 대뇌를 분리하여 별아교세포를 일차 배양하였다. 또 일차 배양된 별아교세포충 위에 해마 신경세포를 동시 배양하였으며, 동시 배양된 별아교세포-신경세포를 glutamate에 노출시켜 신경세포 손상을 유발시켰다. 별아교세포 단독 배양시, 별

아교세포-신경세포 동시배양시, 신경세포 손상후 별아교세포내 GFAP 및 vimentin 발현 및 함량을 이중면역화학적 염색 및 Western blot으로 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 일차 배양된 별아교세포는 위상차 현미경 관찰상 97% 이상이 다각형의 모양(polygonal shape)을 가진 별아교세포였으며, 이중면역화학 염색상 거의 모든 세포가 GFAP와 vimentin이 동시에 강하게 발현되었다.

해마 신경세포는 위상차 현미경 관찰에서 밝게 빛나는 세포체와 함께 많은 신경축삭을 볼 수 있었으며, 이중면역화학 염색상 neurofilament와 neuron specific enolase (NSE)가 동시에 발현되었다.

2. 별아교세포층 위에서 배양된 신경세포에서는 많은 신경축삭을 위상차 현미경 및 neurofilament에 대한 면역화학적 염색으로 확인할 수 있었다. 이때 별아교세포의 GFAP 발현은 일부세포에서 현저히 감소하였다.

3. 동시 배양된 신경세포-별아교세포를 glutamate로 처리하면 신경세포의 신경축삭이 모두 소실되는 것을 위상차 현미경과 neurofilament에 대한 면역화학적 염색 방법으로 확인할 수 있었다. 이때 별아교세포의 GFAP 발현은 중간 또는 강하게 발현되었다.

4. Western blot으로 측정한 별아교세포의 GFAP 함량은 상대적으로 별아교세포 단독 배양시 100%로 했을때 별아교세포-신경세포 동시 배양시 및 신경세포 손상후에는 각기 66% 및 80%이었다. 또 별아교세포의 vimentin 함량의 상대적인 양은 별아교세포군을 100%로

했을때 별아교세포-신경세포 동시 배양시 및신경세포 손상후는 각기 50% 및 86%였다.

이상의 실험결과로 보아 해마 신경세포-별아교세포 동시 배양 모델은 별아교세포의 GFAP 및 vimentin 발현에 영향을 주는 요인을 연구할 때의 생체외 반응성 아교 증식증의 모델로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

[영문]

Injury to brain transforms resting astrocytes to their reactive form, the hallmark of which is an increase in glial fibrillary acidic protein(GFAP), the major intermediate filament protein of their cell type. The overall glial response after brain injury is referred to as reactive gliosis. Glial-neuronal interaction is important for neuronal migration, neurite outgrowth and axonal guidance during ontogenic development. Although much attention has been given to glial regulation of neuronal development and regeneration, evidences also suggest a neuronal influence on glial cell differentiation, maturation and function.

The aim of the present study was to analyse the effects of glial-hippocampal neuronal co-culture on GFAP expression in the co-cultured astrocytes.

The following antibodies were used for double immunostaining chemistry; mouse monoclonal antibodies for confirm neuronal cells, rabbit anti GFAP antibodies for confirm astrocytes.

Primary cultured astrocytes showed the typical flat polygonal morphology in culture and expressed strong GFAP and vimentin. Co-cultured hippocampal neurons on astrocytes had phase bright cell body and well branched neurites. About half of co-cultured astrocytes expressed negative or weak GFAP and vimentin. After 2 hour glutamate(0.5mM) exposure of glial-neuronal co-culture, neuronal cells lost their neuritis and most of astrocytes expressed strong GFAP and vimentin.

In Western blot analysis, total GFAP and vimentin contents in co-cultured astrocytes were lower than those of primary cultured astrocytes. After glutamate exposure of glial-neuronal co-culture, GFAP and vimentin contents in astrocytes were increased to the level of primary cultured astrocytes.

These results suggest that neuronal cell decrease GFAP expression in co-cultured astrocytes and hippocampal neuronal-glial co-culture can be used as a reactive gliosis model in vitro for studying GFAP expression of astrocytes.