저온 유도된 흰쥐 뇌손상 모델에서 인간간엽줄기세포의 이식이 신경기능 회복에 미치는 영향

Abstract

[한글]본연구의 목적은 성숙기 흰쥐에 저온유도 뇌손상모델을 만들고, 인간간엽줄기세포를 정위적으로 이식한 후에 행동학적 변화를 관찰하고자 하였다.액화질소를 이용하여 -70℃로 냉각시킨 금속막대를 쥐의 앞발부위 운동중추피질의 경막에 접촉시켜 대뇌피질손상모델을 만들었다. 이 과정으로 실험동물에게 심각한 운동장해를 유발하는 국소병변을 만들 수 있었다.사람의 골반에서 신선한 인간간엽줄기세포를 얻을 수 있었고, 시험관내 배양하였을 때 신경세포에 특이적 단백질을 이용한 면역염색으로 신경세포의 존재가능성을 간접적으로 확인할 수 있었다. 저온 뇌손상모델을 만든 6일째 인간간엽줄기세포(3x105 hMSCs)를 이식하였다. 모든 실험동물을 병변을 만든지 7주차에 희생시켜, 뇌를 적출하여 이식된 인간간엽줄기세포를 확인하기 위한 면역염색을 시행하였다.뇌손상전과 뇌손상후에 정기적으로 앞발적응보행검사와 앞발의 운동기능을 확인하기 위한 여러 가지 신경학적 검사를 시행하여 점수화하였다. 인간간엽줄기세포를 이식한 실험동물군은 대조군에 비하여 행동검사시 더 향상된 결과를 보였다. 또한, 미리 BrdU로 표지한 이식세포를 통해서 뇌손상모델에서 인간간엽줄기세포들이 생체내, 특히 손상부위 주위에 안착된 것을 확인할 수 있었고, 극히 일부에서는 신경세포와 성상세포의 표지자를 확인할 수 있었다.이러한 결과로 미루어 골수에서 채취한 인간간엽줄기세포가 뇌손상모델에서 신경기능의 회복을 보였고, 중추신경의 재생에 기여함을 확인하여, 뇌손상에 대한 가능한 치료방법이 될 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]The purpose of this study was to investigate the effect of the human msenchymal stem cells (hMSCs) that were transplanted steotaxically on behavioral change after traumatic cold brain injury in adult rats. Cortical lesion (n=30) was induced by touching a metal stamp, cooled with liquid nitrogen (-70℃), to the dura over the forelimb motor cortex of adult rats. The procedure produced a localized lesion and the animals showed significant motor deficits of the contralateral forepaw. The hMSCs were freshly isolated from human iliac bone and cultured in tissue culture flasks with 10 ml Dulbecco's modified Eagle's medium, 10% fetal bovine serum, 1% penicillin streptomycin, and basic fibroblast growth factor. The animals received hMSC grafts (3x105 hMSCs) 6 days after cold lesion (n=15). All rats were sacrificed 6 weeks after cold injury, and immunohistochemical staining was performed on brain sections to identify donor hMSCs. Neurological evaluations were performed with the forepaw adjusting step test and modified neurological score. Treatment with 3x105 hMSCs improved the rat's neurological functions. The transplanted BrdU-prelabeled hMSCs were found around injury site and expressed the neuronal cell markers (GFAP, Tuj1, MAP-2, NF).These results suggest that hMSCs may be a potential therapeutic tool for brain injuries.