Kainic acid 유발 간질모델에서 Minocycline의 Caspase-dependent와 Caspase-independent 세포사멸 억제

Abstract

[한글]

일반적으로 minocycline이 신경보호 효과를 지니고 있다고 여겨지지만, 아직까지 간질 동물모델에서 minocycline의 신경보호 효과에 관한 연구가 시행되어지지 않은 상태이다. 본 실험에서는 kainic acid(KA)에 의해 유발된 발작 후 나타나는 신경세포 손상에 대하여 minocycline의 신경보호 효과와 그 기전을 밝혀내기 위하여 연구를 진행하였다. 3 개월된 수컷 ICR 마우스에 minocycline 혹은 vehicle을 처치한 후에 해마에 KA를 주입하여 seizure를 유발시켰다. 세포 손상을 관찰하기 위하여 cresyl violet 염색, terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated uridine 5？-triphosphate-biotin nick end labeling(TUNEL) 면역염색을 시행하여 분석하였다. 그리고 신경보호 효과의 기전을 규명하기 위하여 cytochrome c와 apoptosis-inducing factor(AIF)에 대한 western blot 검사와 면역조직화학 검사를 시행하였다. 또한 세포고사와 연관된 DNA 분절의 정량 검사, caspase 활성도 검사, cleaved caspase-3에 대한 western blot 검사, pulse-field gel electrophoresis도 시행하였다. 실험결과 해마부위의 세포 손상이 minocycline에 의하여 줄어들었다. Minocycline 처치군에서 미토콘드리아(mitochondria)에서의 cytochrome c 분비와 뒤이어 나타나는 caspase-3 의 활성화가 억제되었다. 세포핵내로의 AIF 이동과 large-scale DNA 분절 또한 minocycline에 의하여 감소되었다. 그리고 pan-caspase 억제제와 minocycline에 의하여 caspase-3의 활성화가 비슷한 정도로 줄어들었다. 하지만 pan-caspase 억제제를 처치한 경우보다 minocycline을 처치한 경우에 세포고사와 연관된 DNA 분절현상이 현저히 약하게 관찰되었다. 이러한 결과들은 minocycline이 신경세포보호 효과지니고 있으며 그 기전은 caspase-dependent 뿐만 아니라 caspase-independent 세포고사 경로의 억제와 관련되어있음을 제시한다.

[영문]Although minocycline has been generally thought to have neuroprotective properties, the neuroprotective role of minocycline has not been investigated in the animal model of epilepsy. In this study, we investigated whether minocycline is neuroprotective against kainic-acid (KA)-induced cell death through the caspase-dependent or -independent mitochondrial apoptotic pathways. Adult male ICR mice were subjected to seizures by intrahippocampal KA injection with vehicle or with the treatment of minocycline. For cell death analysis, TdT-mediated dUTP-biotin nick end labeling and cresyl-violet staining were performed. Western blot analysis and immunofluorescent staining for cytochrome c and apoptosis-inducing factor (AIF) were performed. Cell death was reduced in minocycline-treated mice. Cytosolic translocation of cytochrome c and subsequent activation of caspase-3 were diminished by minocycline treatment. AIF nuclear translocation and subsequent large-scale DNA fragmentation were also reduced in minocycline-treated mice. Thus, this study suggests that through inhibition of caspase-dependent and -independent cell death pathways, minocycline may be neuroprotective against hippocampal damage after KA-induced seizure.