동면동물 뇌의 serotonin 신경세포의 분포변화

Abstract

[영문]

[한글]

중추신경계의 serotonin이 동면에 미치는 영향을 밝히기 위하여 많은 생화학적, 전기생

리학적 연구가 수행되어 왔으나 아직포 이에 관해서는 많은 논란이 일고 있으며 더구나

이에 관한 조직형태학적 연구는 아직 이루어진 바 없다.

따라서 븐 연구에서는 avidin-biotin-Peroxidase complect(ABC)를 이용한 면역조직화학

법으로 동면동물인 한국산 관박쥐 (Rhinolophus ferrumequinum korai)의 뇌줄기에 존재하

는 serotonin 신경세포의 분포를 확인하고 이들이 동면주기에 따라 어떠한 조직형태학적

변화를 나타내는지를 밝히고자 하였다.

박쥐 뇌줄기의 serotonin 신경세포는 솔기핵(nuclei raphae)을 구성하는 각 신경핵 뿐

아니라 솔기핵 이외의 다른 여러 부위에서도 다수 관찰되었으며 이러한 분포양상은 대체

로 흰쥐나 고양이 등의 다른 동물에서와 유사하였다. 그러나 B8군의 복외측으로 측면확산

되어 중뇌 그물구성체(formatio reticularis)를 둘러싸고 있는 것으로 알려져 있는 B9군

의 경우 상대적으로 소수의 serotonin 신경세포가 다리사이핵(nucleus interpeduncularis

)에 인접한 내측섬유띠(lemniscus medialis)의 내측부에서만 관찰되어 전반적으로 다른

동물에 비해 정중선 부근에 국한되어 있는 경향을 나타내었다.

매 100μm 마다 한장씩 규칙적으로 선택한 두께 10μm의 관상절편에서 계수한 serotoni

n 신경세포의 수를 각 세포군별로 집계해 본 결과 박쥐 뇌줄기의 serotonin 신경세포는

주로 B7군(34∼37%),B8군(29∼33%) 및 B3군(23∼25%)에 집중되어 있었고 나머지 세포군에

서는 1∼3%정도의 낮은 출현율을 나타내었다. Serotonin 신경세포의 총 수는 활동기에서

동면중기로 가면서 점차 증가하였으며 각 세포군별로는 동면초기에 B8군이, 동면중기에는

B7군 및 B8군이 활동기에 비해 각각 의의있게 증가하였다.

중뇌에서는 주로 B7군 및 B8군의 serotonin 신경세포에서 유래하여 위소뇌다리(Peduncu

lus cerebellaris superior)의 배측을 따라 전복측으로 주행한 후 중뇌 복측을 따라 시상

하부를 향해 두측으로 상행하는 큰 신경섬유다발이 관찰되었으며, 활동기에서는 이들 신

경섬유다발이 약한 양성반응을 보이는 반면 동면초기와 중기에서는 대단히 강한 양성반응

을 나타내었다.

이상의 결과를 종합해보면 복측상행로의 주요 serotonin 입력원으로 알려진 B7군 및 B8

군이동면기에 크게 활성화 된다는 것을 알 수 있으며, 이러한 결과는 B7군 및 B8군은 동

면초기에서 중기에 걸천 지속적으로 동면에 영향을 미치나 나머지 세포군은 동면과 큰 관

계가 없음을 시사하는 것이라 생각되었다.

Distributional changes of the serotonergic neurons in the brain of the hibernator

Jae Hoon Chang

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Sang Sup Chung, M.D.)

Although many histochemical and electrophysiological studies have been performed

to ascertain the effect of brain serotonin on hibernation, there is still much

controversy about the relationship between brain serotonin and hibernation.

Nevertheless, no histomorphological studies have been attempted.

The present study was carried out to examine the distributional and

histomorphological changes in serotonergic neurons according to the hibernating

cycle in the brain stem of the Korean horse-shoe bat(Rhinolophus ferrumequinum

korai).

Brain tissues were stained using the immunohistochemical method employing

avidin-biotin-per-oxidase complex(ABC). The number of serotonergic neurons was

counted using 10 μm-thick coronal sections taken at 100μm intervals.

Besides the rapIne nuclei, a varying number of serotonergic neurons were observed

in the various areas and these distributional patterns were similar to those in the

rat, cat and others. However in the case of cell group B9, in which it is known

that a considerable number of serotonergic neurons are extended laterally

surrounding the reticular formation of midbrain, a few serotonergic neurons were

observed but only in the medial portion of medial lemniscus near the

interpeduncular nucleus.

A large number of serotonergic neurons were concentrated mainly in the cell

groups of B7(34∼37%), B8(29∼31%) and B3(23∼25%). Only 1∼3% of total

serotonergic neurons were found in other cell groups.

The total number of serotonergic neurons increased from the active to the

mid-hibernating stages of the bat hibernating cycle. The number of serotonergic

neurons of group B8 in the early-hibernating stage and of groups B7 and B8 in the

mid-hibernating stage increased significantly compared to those of the active

stave. No significant differences were observed in the other cell groups.

In the midbrain, large ascending serotonergic projections, originating mainly

from B7 and B8 cell groups, ran rostroventrally along the dorsal aspect of the

superior cerebellar peduncle and then curved rostrally toward the hypothalamus

along the ventral aspect of the midbrain. The ascending fibers observed in the

early and mid-hibernating stapes showed a much stronger positive reaction against

anti-serotonin antiserum while those observed in the active stage showed a weak

reacton.

To summarize the results, the data of the present study indicate that B7 and B8

groups, known as the maior serotonergic input to the ventral ascending pathway, are

activated during the early and mid-hibernating stages of the bat. Thus the results

suggest that only the B7 and B8 groups have an effect on hibernation, and that the

other cell groups have no significant effects on hibernation.