흰쥐 뇌에서 렙틴과 콜레시스토키닌의 병합투여로 유도된 Fos 발현

Abstract

[영문]

[한글]

단기간의 식욕을 억제시키는 물질인 콜레시스토키닌과 장기간의 식욕을 억제시키는 물질

인 렙틴이 상승적으로 식욕억제 및 체중을 감소시킨다는 보고가 발표되고 있다. 그러나

이에 대한 작용기전과 부위에 대해서는 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서 렙틴과 콜

레시스토키닌의 상승작용을 나타낼 수 있는 부위를 살펴보기 위해 금식시킨 쥐에 뇌실로

렙틴 3 ㎍을, 복강으로 콜레시스토키닌 2 ㎍/㎏을 단독 혹은 병합투여한 후 Fos 발현되는

신경세포를 면역염색하여 조사하였다. Fos 발현은 신경 활성 경로를 추적하는데 사용되

어 왔다. 지금까지 렙틴과 콜레시스토키닌이 작용한다고 알려진 뇌의 부분인 뇌실곁핵,

시각교차뒤구역, 가쪽시상하부핵, 편도체의 중심핵, 시각로위핵, 활꼴핵, 배쪽안쪽시상하

부핵, 등쪽안쪽시상하부핵, 배쪽유두체앞핵, 팔곁핵의 위쪽가쪽부위와 바깥가쪽부위, 무

릎위핵, 맨아래구역, 맨아래구역이 관찰되는 위치에서 고립로핵의 안쪽부위와 맞교차부위

에서 Fos 발현을 관찰하였다. 렙틴 투여 용량에 따른 Fos 발현의 차이를 배제하기 위해

뇌실로 렙틴을 1.5 ㎍, 3 ㎍, 10 ㎍을 각각 투여한 후 뇌의 각 부분에서 Fos 발현을 관찰

하였다. 뇌실로 렙틴 용량을 1.5 ㎍, 3 ㎍, 10 ㎍ 투여시 렙틴용량에 따라 뇌의 각 부위

에서 Fos 발현세포의 수에는 차이가 없었다. 렙틴 투여 후 Fos 발현 세포의 수가 증가된

곳은 뇌실곁핵, 시각교차뒤구역, 가쪽시상하부핵, 시각로위핵, 활꼴핵, 배쪽안쪽시상하부

핵, 등쪽안쪽시상하부핵, 배쪽유두체앞핵, 팔곁핵의 위쪽가쪽부위와 바깥가쪽부위, 무릎

위핵, 맨아래구역, 고립로핵의 안쪽부위였다. 콜레시스토키닌 투여 후 Fos 발현 세포의

수가 증가한 부위는 뇌실곁핵, 시각교차뒤구역, 가쪽시상하부핵, 편도체의 중심핵, 시각

로위핵, 활꼴핵, 배쪽안쪽시상하부핵, 등쪽안쪽시상하부핵, 배쪽유두체앞핵, 팔곁핵의 위

쪽가쪽부위와 바깥가쪽부위, 고립로핵의 안쪽부위였다. 이 부위들은 콜레시스토키닌의 포

만효과 정보를 전달하는 미주들신경경로의 분지부위와 대체로 일치하였다. 본 결과를 통

해 콜레시스토키닌의 포만효과 정보는 미주들신경을 통해 고립로핵에 도달하고 고립로핵

에서 팔곁핵으로 전달되어 팔곁핵에서 시상하부에 위치한 뇌실곁핵, 시각교차뒤구역, 가

쪽시상하부핵, 편도체의 중심핵, 시각로위핵, 활꼴핵, 배쪽안쪽시상하부핵, 등쪽안쪽시상

하부핵, 배쪽유두체앞핵과 변연계에 위치한 편도체의 중심핵으로 전달된다는 가설을 세울

수 있다. 콜레시스토키닌과 렙틴의 병합투여시 각각 단독투여시 보다 뇌실곁핵, 시각교

차뒤구역, 배쪽안쪽시상하부핵, 등쪽안쪽시상하부핵, 팔곁핵의 위쪽가쪽부위, 고립로핵의

안쪽부위에서 Fos 발현이 통계학적으로 의의있게 증가되었다. 이 결과는 식욕조절에 있

어 렙틴과 콜레시스토키닌의 상승작용을 매개하는 부위는 뇌실곁핵, 시각교차뒤구역, 배

쪽안쪽시상하부핵, 등쪽안쪽시상하부핵, 팔곁핵의 위쪽가쪽부위, 고립로핵의 안쪽부위임

을 시사한다.

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핵심되는 말 : 렙틴, 콜레시스토키닌, Fos, 상승작용, 섭식

Fos expression induced by combined injection of leptin and cholecystokinin in the

rat brain

Several studies reported that cholecystokinin(CCK), a short-term meal related

satiety signal, and leptin, a long-term signal for controlling feeding behaviour

and body weight, act synergistically to inhibit food intake. However, the mechanism

and the neuroanatomic basis for this response remain unclear. To clarify the

neuronal mechanisms underlying the synergistic interaction between leptin and CCK,

we examined the neuron activated by a single or combined injection of leptin(3㎍)

intracerebroventricularly(ICV), and CCK(2㎍/㎏) intraperitoneally(IP) in rats which

fasted using immunohistochemistry for Fos. The expression of Fos has been used to

trace neuronal activation pathways.

We focused on paraventricular nucleus(Pa), retrochiasmatic area(RCh), lateral

hypothalamic nucleus(LH), central nucleus of amygdala(Ce), supraoptic nucleus(SO),

arcuate nucleus(Arc), ventromedial hypothalamic nucleus(VMH), dorsomedial

hypothalamic nucleus(DM), ventral premammillary nucleus(PMV), superior lateral

subdivision of parabrachial nucleus(LPBS), external lateral subdivision of

parabrachial nucleus(LPBE), supragenual nucleus(SGe), area postrema(AP), medial

area(SolM) and commissural area(SolC) of nucleus of the solitary tract where leptin

or CCK is known to induce Fos expression. Fos expression was investigated in the

rat brain after three different doses of leptin (1.5㎍, 3㎍, 10㎍). Administrating

different doses of leptin made little significance in the relative numbers of

neuron activated by leptin. Leptin increased the Fos expression in the Pa, RCh, LH,

SO, Arc, VMH, DM, PMV, LPBS, LPBE, SGe, AP and SolM. CCK increased the Fos

expression in the Pa, RCh, LH, Ce, SO, Arc, VMH, DM, PMV, LPBS, LPBE and SolM.

These sites corresponded to the parts of visceral afferent pathways which send

satiety signals of CCK.

From the result, we can hypothesize that CCK activates neurons in the nucleus of

the solitary tract located on vagal afferent pathways which in turn stimulate

neurons in the parabrachial nucleus. The satiety signal of CCK is then sent from

the parbrachial nucleus to Pa, RCh, VMH, DM, LH, Arc and Ce. Combined injections of

leptin and CCK enhanced Fos expression in the Pa, RCh, VMH, DM, LPBS, and SolM at a

statistically significant level, compared with those induced by single injections

of leptin or CCK. Our results suggest that Pa, RCh, VMH, DM, LPBS and SolM may be

essential sites mediating the synergistic effect of leptin and CCK in regulating

food intake efficiently.