암페타민에 의해 유도된 조건화 반응의 발현에 있어서 중격측좌핵 내의 AMPA 수용체 및 PKMζ의 역할

Abstract

약물 중독은 약물이 제공하는 즉각적인 보상 효과뿐만 아니라, 약물과 짝지어진 환경으로부터 오는 단서자극, 그리고 스트레스와 같은 개인적인 요인이 복합적으로 작용하여 나타나는 뇌질환이라고 볼 수 있다. 약물과 특정 환경이 짝지어져 나타나는 조건화(conditioning)는 약물이 없는 상황에서도 약물에 대한 갈망 반응을 일으켜 중독 행동으로 이어질 수 있다. 이 같이 약물에 대한 조건화된 보상 기억은 오래도록 유지된다는 특성이 있고, 이는 약물사용자를 재발에 취약하게 만든다. 최근 들어, 대뇌 보상회로의 여러 뇌 부위의 시냅스에서 도파민 뿐 아니라 글루타메이트 신호전달의 중요성이 부각되고 있다. AMPA(2–amino–3–hydroxy–5–methyl–4–isoxazole propionic acid) 수용체는 대부분의 흥분성 신경전달을 매개함으로써 중독성 약물에 의한 시냅스가소성에서 중요한 역할을 담당하고 있다는 것이 알려졌다. 또한 PKMζ(protein kinase M ζ)는 비전형 PKC의 아형으로써 장기 기억을 유지하는 데 관여한다고 알려져 있는 단백질이며, 약물 중독에서도 그 역할이 주목되고 있다. 이러한 PKMζ는 AMPA 수용체 소단위 GluR2의 시냅스에서의 움직임을 조절하는 데 관여한다는 것이 알려져 있다. 이를 바탕으로 본 연구에서는, 중독성 약물인 암페타민에 의해 나타난 조건화 반응에서 조건화 반응의 발현에 중요한 역할을 한다고 알려진 중격측좌핵(nucleus accumbens, NAcc) 내 AMPA 수용체의 역할을 GluR2 소단위에 초점을 맞추어 알아보고자 하였으며, PKMζ의 저해제인 ZIP이 조건화 반응에 어떻게 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 암페타민에 의한 조건화 반응 모델을 만들기 위해 쥐를 세 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다. 암페타민과 보행성 활동량 측정상자가 짝지어진 그룹(paired)은 첫째 날에는 보행성 활동량 측정상자에서 암페타민(1 mg/kg, IP)을 맞고, 둘째 날에는 쥐가 사육되는 상자에서 생리식염수(1 ml/kg, IP)를 맞는다. 짝지어지지 않은 그룹(unpaired)은 첫째 날에는 보행성 활동량 측정상자에서 생리식염수를, 둘째 날에 쥐가 사육되는 상자에서 암페타민을 맞는다. 대조그룹(control)은 두 장소 모두에서 생리식염수를 맞는다. 이렇게 이틀 단위로 5번 반복 주사하여 조건화 반응을 유도하고, 1주일 동안 약물을 주지 않는 기간(withdrawal)을 거친 뒤, 모든 쥐에게 생리식염수를 복강주사하고 보행성 활동량을 60분 동안 측정하였다. 이 때 암페타민과 보행성 활동량 측정상자가 짝지어진 그룹에서, 짝지어지지 않은 그룹 및 대조그룹과 비교하였을 때 보행성 활동량이 현저하게 증가되어 나타났다. 보행성 활동량 측정이 끝난 직후에 중격측좌핵 조직을 취하여 AMPA 수용체 소단위 GluR2의 세포막에서의 발현량과 전체 발현량을 측정하였으며, serine880 (S880) 부위에 일어나는 인산화 정도도 확인하였다. 그 결과 암페타민과 보행성 활동량 측정상자가 짝지어진 그룹에서 GluR2 S880 부위의 인산화 정도가 유의미하게 감소되어 나타났으며, GluR2의 세포막 발현량은 증가하여 나타나는 것이 관찰되었다. 또한 PKMζ는 GluR2 소단위와 관련하여 AMPA 수용체의 시냅스에서의 움직임을 조절한다는 연구 결과가 있고, 이에 PKMζ의 저해제인 ZIP을 중격측좌핵 내 국소주입하여 암페타민에 의한 조건화 반응에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 그 결과 ZIP이 보행성 활동량 측정상자와 짝지어진 그룹에서 나타나는 증가된 보행성 활동량을, 유의미하게 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과들로 보아, 약물과 짝지어진 어떤 환경에 대한 조건화 반응이 발현될 때 AMPA 수용체의 GluR2 소단위가 특이적으로 조절되며, 그것을 조절하는 데에 PKMζ가 관여하고 있다고 생각된다.