Neuroprotective effect of agmatine on the murine cortical neurons from ischemia-like condition

Abstract

[한글]

아그마틴은 L-알기닌의 탈탄산화로 인해 생기는 일차 아민이며, 포유류의 뇌에서 생성되는 내재성 클로니딘 대체물질이다. 본 연구에서는 일시적 국부 뇌허혈 손상시 생체 안에서와 세포배양에서의

아그마틴의 신경세포 보호작용을 조사하기 위해 순수 대뇌피질 신경세포를 배양하고 쥐에 중간대뇌동맥 결찰술(MCAO)을 시행하였다. 아그마틴은 뇌허혈 손상 시작 30분전과 시작과 같이 그리고 재관류가

시작됨과 동시에 처리하였고, 생체실험에서는 재관류 시작 후 2시간 후와 5시간 후에도 아그마틴을 처리하였다. 배양된 신경세포에는 1리터당 100마이크로몰의 농도로 처리하였고, 쥐에는 1킬로그램당 100밀리그램의 농도로 복강을 통해 주사하였다. 그 결과 세포배양실험에서, 아그마틴은 매우 좋은 신경보호효과를 가지고 있음을 Hoechst-PI 염색과 TUNEL 염색을 통해 알 수 있었다. 또한 N-일산화질소생성효소(nNOS)의 활성을 조사하기 위해 NADPH-diaphorase/NOS 활성 염색을 시행한 결과 NADPH-diaphorase에 양성을 보이는 세포의 수가 뇌허혈 손상 시작과 같이 아그마틴을 처리한

동시처리군에서 실험군에 비해 약 절반으로 감소하였다. NOS의 발현 정도에 대한 조사결과, 역시 아그마틴을 동시에 처리한 실험군에서 N-일산화질소 생성효소(nNOS)에 대해 면역양성반응을 보이는 세포의 수가 크게 감소함을 알 수 있었으나, I-일산화질소 생성효소(iNOS)에 대해 면역양성반응을 보이는 세포의 수에는 큰 차이가 없었다. 생체실험에서는 재관류가 시작된 이후 2시간까지 아그마틴을 처리한 경우에는 모두 뇌허혈 손상 부위의 크기가 상당히 감소되는 것을 확인하였다. 아그마틴 처리시 중간대뇌동맥 결찰술(MCAO)을 시행할 때 아그마틴을 처리하지 않은 군과 혈류의 양이 차이가 없음을 뇌혈류량을 측정함으로써 확인하였다. 이 모든 것을 볼 때 아그마틴은 일산화질소 생성효소(NOS)의 작용을 억제하고 뇌허혈 손상시 신경세포를 보호할 것이라 생각된다.

[영문]

Agmatine is a primary amine formed by the decarboxylation of L-arginine and is an endogenous clonidine-displacing substance synthesized in mammalian brain. To investigate the neuroprotective effect of agmatine on the transient focal ischemic injury in vitro and in vivo system, we prepared purecortical neuronal cell cultures and MCAO suture animal model. Agmatine was treated at 30minutes before ischemic injury (Pre), the same time with ischemic injury (Co), the start time of reperfusion (Post0h), 2hours after the start time of reperfusion (Post2h), and 5hours after the start time of reperfusion (Post5h). Cultured cortical neurons were treated with agmatine (100 μM) as three different conditions-Pre, Co, Post0h- and brain ischemic injured mice were injected with agmatine (100 ㎎/㎏ of mouse, IP) as five different conditions-Pre, Co, Post0h, Post2h, Post5h. Agmatine significantly protect the cortical neurons from ischemia-like injury (OGD) in the Hoechst-PI nuclear

staining and TUNEL staining. The number of nNOS positive cells was decreased after co-treatment with agmatine in the ischemia-like injury (OGD). We have demonstrated that Pre-, Co-, Post0h, and Post2h-treated agmatine reduced the infarct area after ischemic injury in the MCAO suture animal model. The cerebral blood flow (CBF) was monitored during ischemia with and without agmatine.

There was no change in the CBF during ischemia with and without agmatine. In these results, agmatine may act as a competitive inhibitor of NOS and can protect the neuron from the ischemic

injury in vitro and in vivo system.