신경 손상 유발에 의한 근육 ubiquitin 유전자 발현 변화

Abstract

[한글]

목적: 신경손상과 재생의 과정에서 근육의 변화와 Ubiquitin 유전자 및 단백질 발현의 양상을 살펴 보고자 하였다.

재료 및 방법: 12 주령 백서의 좌골신경을 압박하여 신경마비를 유발 시킨 후 5 일, 10 일, 20 일, 40 일째 마비된 하지와 정상 하지의 비복근을 적출하였다. 적출 전 근 수축 정도를 측정하였고 적출 후 wet weight를 측정하여 정상 측과 비교하였다. 적출된 근육으로부터 Ubiquitin 유전자에 대한 RT-PCR 및 Ubiquitin 단백질에 대한 조직화학염색을 시행하여 Ubiquitin 발현 정도를 기간 별로 비교하였다.

결과: 근육 무게는 10 일째부터 감소하여 20 일째 가장 많이 저하되었으며, 40 일째는 회복되는 양상을 보였다. 적출 전 근육 수축 정도는 초기 5 일째 모든 군에서 자극에 반응하지 않았으며 10 일째 일부 회복 되었고 20 일째부터는 정상과 같은 수축 정도를 나타내었다. 추출된 mRNA에서 Ubiquitin의 발현 정도를 비교한 결과 신경 차단 후 10 일째 가장 발현이 잘되었으며, 이후 40 일째는 정상과 비슷한 양상을 나타내었다. 조직화학 염색 결과 5 일째는 정상과 비교하여 큰 차이가 없었으나, 10 일째부터 염색 양상이 증가하여 20 일째 정상과 비교 시 Ubiquitin이 염색되는 근 섬유들이 많이 나타났으며 40일째는 회복되는 양상을 보였다.

결론: Ubiquitin 단백질은 가역적인 신경손상에서도 근 소모에 관여하는 유전자이며, 조직화학염색 상 근 소모 진행 시 증가하는 단백질임을 관찰 하였다. 또한 신경이 회복하여 운동성이 회복되고 근 무게가 증가하는 경우 Ubiquitin 유전자 발현의 감소와 단백 발현의 감소가 일어나는 것을 확인하였다.

[영문]Purpose: Changes in muscular ubiquitin gene and protein expression in accordance with nerve injury and regeneration process were evaluated.

Materials and Methods: Sciatic nerve of 12 week old SD rat was induced nerve paralysis. Gastrocnemius muscle of both intact and injured lower extremity were harvested at 5, 10, 20 and 40 days post injury. Contractility and wet weight of the gastrocnemius muscle was measured and compared with the normal muscle. RT-PCR was done for ubiquitin gene detection, and ubiquitin protein expression in the harvested tissue was also checked by immunohistochemistry for the evaluation of expression pattern as the time sequence.

Results: The muscle weight decreased starting at 10 days post injury and was the lowest at 20 days post injury. A recovery in weight was evident starting at 40 days post injury. Pre-harvest degree of muscle contraction showed no changes in the first 5 days. At 10 days post injury, partial recovery was noted and at 20 days post injury, same degree of contraction was noted compared to the normal muscle. Degree of ubiquitin expression from the extracted mRNA showed most activity at 10 days post injury. At 40 days post injury, the degree of expression was about the same as the normal muscle. The results of the immunohistochemical staining showed no difference at 5 days post injury. The degree increased starting after postoperative 10 days and 20 days, much Ubiquitin stained myofibers emerged and the recovery was noted at 40 days post injury.

Conclusion: Ubiquitin proteolysis seems to be involved in muscle wasting in the reversible nerve injury. It was observed that this particular gene and protein increased in expression during a muscle wasting process. Furthermore, as the nerve recovers in this reversible nerve injury model, a decrement in gene expression and protein expression was observed.