| 초록 |
본 과제는 뇌질환의 발병기작에 대한 이해를 증진시키고 그 치료 가능성을 모색하는 연구임. 허혈성 뇌질환에 대한 광범위한 연구가 진행되고 있으나 허혈로 유발되는 신경세포의 방어, 손상 및 재생기전에 대한 이해가 미흡하며, 뇌기능 유지 및 개선을 위한 효과적인 임상적 치료방법은 거의 없는 실정임. Ghrelin은 위에서 생성 분비되는 신경내분비성 호르몬으로 그 수용체의 많은 양이 뇌의 시상하부, 대뇌피질 및 해마부위에 존재하고 몇몇의 조직 및 세포에서 세포손상에 대한 보호 작용을 나타냄이 알려져 있음. 자식작용(autophagy)은 세포내 불필요한 성분 및 세포소기관들을 제거하여 세포의 항상성을 유지하는데 중요한 생체반응임. 본 연구자는 허혈성 손상에 의한 신경세포의 사멸에 대한 ghrelin의 신경보호 효과를 1)신경세포의 방어 및 손상기작에 대한 세포내 항상성(homeostasis)의 향상과 2)신경세포의 재생(neurogenesis)기전 활성화에 초점을 맞추어 연구를 진행하였음. 일차 배양된 대뇌피질 신경세포 및 adult rat hippocampal neural stem cells(NSCs)에 허혈성 손상(oxygen and glucose deprivation : 1% O<sub>2</sub>, 94% N<sub>2</sub>, 5% CO<sub>2</sub>)이 유발되었을 때, 허혈성 손상에 노출된 시간에 비례하여 신경 세포의 사멸이 증가하였음. 허혈성 손상에 의해 자식작용은 초기에 증가하는 결과를 보였고, ghrelin은 손상 초기 유도된 자식작용을 일시적으로 더욱 증가시켰음. 하지만 허혈성 손상이 지속적으로 유지되고 신경세포의 사멸이 증가하면서 자식작용 인자들의 발현량이 증가하였고, ghrelin은 과도한 자식작용에 의해 증가된 자식작용관련 인자들의 발현량을 억제하는 결과를 보여주었음. 허혈성 손상의 동물 모델인 MCAo(Middle Cerebral Artery occlusion)에서도 허혈성 손상에 의해서 뇌경색 부피가 증가되었고, ghrelin의 전처리에 의해서 뇌경색 부피가 감소됨을 확인함. 또한 뇌조직에서 자식작용 인자인 LC3-Ⅱ 발현량을 조직면역염색법을 통해 확인하였고, LC3-Ⅱ가 허혈성 손상에 의해 증가되고, ghrelin의 처리는 손상 초기 한정적으로 LC3-Ⅱ의 발현량을 더욱 증가시키는 결과를 보여주었음. 이러한 ghrelin의 작용은 신경세포 손상에 대한 방어기작으로 세포내 항상성을 유지해주는 결과를 보여줌. 이 과정에서 자식작용관련 인자들(LC3, p62, Beclin-1, Bcl2)의 변화를 확인할 수 있었고, ghrelin은 이러한 인자들의 변화를 유도하여 궁극적으로 autophagic flux를 원활하게 하는 작용을 보임. 생체 내에서 자식작용은 어느 한 시점에서 몇 가지 관련 인자들의 변화를 확인하는 것보다 세포의 항상성을 유지하기 위한 자식작용의 원활한 흐름(autophagic flux)에 의미를 부여하는 것이 더 중요함. 또한 이러한 ghrelin의 자식작용을 통한 신경보호 효과는 AMPK(AMP-activated protein kinase)를 통하여 그 downstream의 인자들(mTOR, bcelin-1, p-p38)을 조절하여 나타남을 알 수 있었음. 더 나아가 ghrelin은 일부 micro RNA의 양적 변화를 유도함을 확인 할 있었음. 허혈성 손상에 의해서 micro RNA-19a(miR-19a)를 비롯한 몇 가지 micro RNA들의 양적 변화가 확인 되었고, ghrelin의 처리에 의해서 그 변화량이 감소하는 결과를 확인할 수 있었음. 현재까지 진행한 연구결과를 본 과제의 3번째 논문으로 투고하였음. 본 연구 진행 중 사용한 NSCs는 성체 쥐의 해마 신경 모세포로 일차 배양한 신경세포에서는 확인할 수 없는 신경세포의 재생에 관련된 내용을 확인해 볼 수 있었고, 그 결과 ghrelin이 신경세포 재생에 관여하는 새로운 결과를 얻을 수 있었음. ghrelin은 허혈성 손상에 대한 신경세포의 사멸을 다양한 세포내 방어기작 및 항상성의 향상을 통해 억제하고 더 나아가 신경 모세포의 재생 능력을 향상시키기 위해 세포주기(cell cycle)인자들의 변화를 유도하고 세포주기를 더 빨리 진행시켜 신경세포의 재생을 증가시키는 결과(Journal of Endocrinology; IF-4.498, 2016)를 확인할 수 있었음. 신경세포의 재생 분야는 중풍을 비롯한 치매, 파킨슨병 등의 노인성 뇌질환에서 중요한 신경생물학 연구 분야로 본 과제를 진행하면서 추가적으로 확인하게 된 해마 신경 모세포의 재생에 의해 인지기능도 향상되는 연구 결과를 논문(Stem Cell Research; IF-3.892, 2016)으로 발표하였음. 본 과제는 다양한 뇌질환의 병태생리 이해에 도움을 줄 수 있는 연구로 새로운 뇌질환 치료제 및 바이오 마커 개발의 가능성을 타진해 볼 수 있는 연구 과제임. (출처 : 연구결과 요약문 4p) |
