랫드에서 태생기 허혈이 생후 뇌의 단가아민(monoamine) 신경계에 미치는 영향

Abstract

[한글]

주산기 때 질식과 허혈 등 저산소 상태의 경험은 다양한 뇌 기능 장애의 한 원인으로 지목되고 있다. 저산소 상태 노출이 극심할 경우는 실제로 뇌 조직에 병리학적인 변화가 일어나 진단이 용이하나, 저산소상태 노출이 약할 경우에는 뇌에 구조적인 병변을 초래하지 않으면서 기능이상을 보일 수 있다. 이러한 경우 현재의 신경영상판독 장치를 이용해서 진단하기 어려운 상태이며 뇌 기능 표출에 관련된 뇌 신경전달물질계의기능 변동이 동반될 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 실험동물을 이총하여 뇌발달시기의 저산소증 노출 모델을 개발하여 성장 후 행동변이, 뇌 신경화학적 변동및 뇌 혈류 분포를 검색하였다. 또한 5-hydoxytryptamine^^IA (5-HT) 5-HT^^IA 수총체 활성의 관련성을 검색하여 치료지침의 기초를 제공하고자 하였다.

실험동물로 랫드를 이용하였으며 임신 17일에 자궁혈판을 결찰하여 30분간 허혈을 유도하고 재관류 시키는 방법으로 태생기 허혈을 유도하였다. 태아는 정상적으로 분만되었고 이들을 대상으로 하여 성장 후에 행동변이를 관찰하고 동반된 단가아민 관련신경화학적 변동을 검색하였다. 또한 5-HTIA 수용체의 선택적인 표현제인 R(+)8-hydoxy-dipropylaminotetraline [R(+)8-OH-DPAT]을 자궁혈판 결찰 30분전에 어 미 랫드에 50 7㎍/kg용량으로 투여하여 태생기 일과성 허혈에 대한 약물의 효과를 검색하였다. 실험 군은 일과성 허혈 방법이 시행된 군을 허혈군(the ischemia group)과 그에 대한 대조군으로서 자궁혈관을 노출시켰으나 결찰하지 않은 대조 수술군(the sham operation group), 약물만 처치한 약물군(drug-sham group), 그리고 약물처 치 후 허혈에 노출시킨 군을 약물-허혈군(the drug-ischemia group)으로 구분하였으며 연구결과는 아래와 같다.

1. 태생기 30분간의 일과성 하혈은 출산율에 영향을 미치지 알았으며, 출생 직후와 성장시기에 따른 체중 증가 양상의 변동을 초래하지 않았다.

2. 생후 22일의 wire maneuver 검사, 생후 65일에 시행한 탐색활동도 검사에서 태생기의 일과적 허혈 노출은 행동변이를 초래하지 않았다.

3.생후95일의 Rota-rod검사에서 태생기의 일과적 허혈노출로 운동조정능력이 감소되 었고, R(누)8-OH-DPAT을 전 처치한 경우 허혈로 인한 운동조정능력이 대조군 수준으로 유지되었다.

4. 생후 100일의 뇌 부위별 5-HT와 그 대사산물인 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA)의 함량은 부위에 따라서 태생기 일과적 허혈노출로 인해 감소 또는 증가되었고, R(누)8-OH-DPAT 전처치는 이러한 변동을 경감시켰다 또한 dopamine과 그 대사산물인3,4-dihydoxyphenylacetic acid (D0PAC) 및 Homovanillic acid (HVA)의 함량도 몇몇 뇌 부위에서 변동을 보였으나 R(+)8-OH-DPAT 전처치는 특이한 변화를 보이지 않았다.

5. 생후 100일에 대뇌피질의 5-HT^^17수용체 친화도는 변화가 없었으나 태생기 일과적 허혈노출로 5-HT^^IA 수용체 밀도가 증가하였고 R(누)8-OH-DPAT 전처치로 수용체밀도가 대조군 수준으로 유지되었다. 5-97^^2A/2c 수용체의 친화도나 수용체 밀도의 변화는 관찰되지 않았다.

6. 생후 120일에 뇌혈류 분포 검사에서 태생기 일과적 허혈 또는 R(+)8-0H-DPAT투여는 뇌 부위별 혈류 분포 변동을 야기시키지 않았다.

7. 단가아민성 신경섬유를 세포면역화학적 방법으로 검색한 결과 태생기 일과적 허혈 노출 후 생후 17일에 시상하부에서 5-HT 면역활성도 감소가 판찰되었고, R(+)8-OH-DPAT 전처 치는 이러한 변동을 경감시켰다. 한편 TH 신경 섬유는 태생기 일과적 허혈 노출 이

후 생후 17일에 전두 피질과 시상하부에서, 생후 100일에 시상하부에서 면역확성도의 증가가 관찰되었으나 R)8-0H-DPAT 전처치는 특이한 효과를 보이지 않았다.

이상의 결과로 보아 랫드에서 임신 3기 중 30분간 자궁혈관 결찰로 인한 일과적 허혈은 성장 후에 행동변이와 더불어 잔존하는 신경화학적 변동을 초래하였고 R(+)8-OH-DPAT 전처 치는 허혈노출로 초래되는 행동과 신경화학적 변동을 경감시켰다. 따라서 태생기의 위

해한 자극에 대한 경험은 지속적인 행동 및 신경화학적 변동을 야기시키고 태생기의 일과적 허혈 노출시 5-HT^^IA수용체 활성증가가 보호효과를 나타낼 수 있음을 알 수 있었다.

[영문]

Exposure to hypoxia during perinatal period is one of the causes of various abnormal brain functions expressed at maturity. Exposure to severe hypoxic condition causes path-ologic changes of brain tissues, such as selective neuronal necrosis, status mamoratus, prasagittal cerebral injury, and periventricular

leucomalacia. However, exposure to mildhypoxia may cause behavioral alterations without structural abnormality. Thus, conventional the abnormality. Therefore, this study aimed to develop an animal model for the behavioral teratogenesis by

perinatal hypoxia, and to investigate changes in behavior, neurochemisty and blood flow distribution at maturity

Prenatal ischemia was developed by ligating uterine vessels for 30 minutes usinganeurysmal clips on gestation day 17 in rats. Pups were delivered normally When thesepups grew up, they were used for the experiments.

R(+)8-hydroxy-dipropylaminotetraline(R(+)8-OH-DPAT), a 5-hydroxytryptamine(5-HT)IA receptor agonist, was injected 30 mi-nutes before the ligation of uterine vessels to elucidate the role of the 5-HTIA receptor inprenatal transient ischemia. Results obtained were as follows.

1 . Prenatal transient ischemia did not affect litter size, birth weight, and body weightincrease after birth.

2. Behavioral change was not observed on the wire maneuver test on postnatal day (PND)22 and in the exploratory behavior on PND 65.

3. Decreased motor coordination was found by Rota-rod test on PND 95 which was prevented by pretreatment with R(+)8-OH-DPAT

4. Alteration of concentrations of 5-HT and 5- hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) was variable on brain PND 100 but was prevented by pretreatment with R(+)8-OH-DPAT. Alteration of concentrations of dopamine, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (D0PAC) and homovanillic acid (HVA) were also found in several brain regions, but these changes was not attenuated by pretreatment with R(+)8-OH-DPAT.

5. Cortical density of 5-HTIA receptors increased on PND 100 in rats exposed to prenataltransient ischemia, which was prevented by pretreatment with R(+)8-OH-DPAT. Theaffinity of 5-HTIA receptors or the density and affinity of 5-H7272c receptors

were notaffected by exposure to prenatal transient ischemia.

6. Blood flow distribution in the brain on PND 120 was normal in both hypoxic group and in group with pretreaonent with R(+)8-OH-DPAT.

7. 5-HT immunoreactivity of the nerve fibers decreased within the hypothalamus on PND100, which was prevented by pretreatment with R(+)8-OH-DPAT. Tyrosine hydroxylase immunoreactivity increased in the frontal cortex and the hypothalamus on PND 17, in thehypothalamus on PND 100, but but these changes were not attenuated by pretreatment withR(+)8-OH-DPAT.

These results indicate that prenatal transient ischemia during 3rd trimester of gestation results in alterations in behavior and neurochemisoy at maturity, and these alterations are attenuated by pretreatment with R(+)8-OH-DPAT Therefore, it is suggested that anexperience of noxious stimuli during prenatal period elicits persistent alterations in behaviorand neurochemistry, and that an activation of 5-HTIA receptors may protect the damages caused by prenatal transient ischemia.