Effect of NMDA Receptor Antagonist on Local Cerebral Glucose Metabolic Rate in Focal Cerebral Ischemia

국소뇌허혈에서 NMDA 수용체 길항제가 국소 뇌포도당 대사율에 미치는 영향

There has recently been increasing interest in the use of NMDA receptor antagonists as potential neuroprotective agents for the treatment of ischemic stroke. To evaluate the neuroprotective effect of the selective non-competitive NMDA receptor antagonist MK-801 in focal cerebral ischemia, local cerebral glucose utilization (ICGU) was examined in 15 neuroanatomically discrete regions of the conscious rat brain using the 2-deoxy-D[$^{14}C$] glucose quantitative autoradiographic technique 24 hr after left middle cerebral artery occlusion (MCAO). Animals received MK-801 (5 mg/kg i.v.) or saline vehicle before (20-30 min) or after (30 min) MCAO. Both pretreatment and posttreatment of MK-801 increased occluded/non-occluded ICGU ratio in 7 and 5 of the 15 regions measured, respectively (most notably in cortical structures). Following MK-801 pretreatment, there was evidence of widespread increases in ICGU not only in the non-occluded hemisphere (12 of the 15 areas studied) but also in the occluded hemisphere (13 of the 15 areas studied), while MK-801 postreatment did not significantly increase ICGU both in the normal and occluded hemispheres. These data indicate that MK-801 has a neuroprotective effect in focal cerebral ischemia and demonstrate that MK-801 provides widespread alterations of glucose utilization in conscious animals.

국소뇌허혈에서 MK-801의 신경세포방어효과를 검토하기 위하여 흰쥐의 중뇌동맥을 폐색시켜 뇌허혈 및 경색을 유발하기 전과 후에 MK-801을 투여한 후 국소뇌포도당이용률의 변화를 2-deoxy-D-(14C)glu-cose 자가방사기록법을 이용하여 측정하고 이를 대조군과 비교하였다. 중대뇌동맥폐색 시술 전과 후에 평균동맥압, 직장체온, 동맥혈 PH, $pCO_2,\;pO_2$의 유의한 차이는 없었다. [$^{14}C$]DG 실험 중 대조군, MK-801 전처처군과 MK-801 후처치군 사이에서 평균동맥압, 직장 체온, 동맥혈장 당농도, 동맥혈 pH, $pCO_2,\;pO_2$의 유의한 차이는 없었다. 대조군에서 중대뇌동맥폐색 24시간 후에 폐색된 대뇌반구의 전두엽피질, 두정엽피질, 담창구, 편도, 해마 CA-2 지역, CA-3 지역, 내비회, 후두엽피질, 측두엽피질의 국소뇌포도당이용률은 반대쪽정상 대뇌반구 상동부위의 국소뇌포도당이용률보다 유의하게 낮았다. MK-801 전처치군에서 전두엽피질, 두정엽피질, 편도, 해마 CA-2 지역, 내비회, 후두엽피질, 측두엽피질의 병변/정상 국소뇌포도당이용률 비는 대조군의 그것보다 유의하게 높았다. 한편 MK-801 후처치군에서는 전두엽피질, 두정엽피질, 해마 CA-2 지역, 후두엽피질, 측두엽피질의 병변/정상 국소뇌포도 당이용률 비가 대조관의 그것보다 유의하게 높았다. MK-801 전처치군 정상 대뇌반구의 미상핵-피각, 전두엽피질, 두정엽피질, 대상회전, 담창구, 시상, 뇌량, 해마 CA-1, CA-2, CA-3 지역, 후두엽피질, 측두엽피질의 국소뇌포도당이용률은 대조군 정상 대뇌반구의 그것보다 유의하게 높았다. 반면 MK-801 후처치군 정상 대뇌반구의 국소뇌포도당이용률은 대조군 정상대뇌반구의 국소뇌포도당이용률과 유의한 차이가 없었다. 뿐만 아니라 폐색된 대뇌반구에서도 정상 대뇌반구와 매우 유사한 결과를 보였다. 즉, MK-801 전처치군에서는 미상핵-피각, 전두엽피질, 두정엽피질, 대상회전, 담창구, 시상, 뇌량, 해마 CA-1, CA-2, CA-3 지역, 내비회, 후두엽피질, 측두엽피질의 국소뇌포도당이용률이 대조군보다 유의하게 높은 반면, MK-801 후처치군에서는 대조군과 유의한 국소뇌포도당이용률의 차이를 나타내지 않았다. 이상의 결과로부터 국소뇌허혈에서 MK-801은 신경세포방어효과를 나타낼 것으로 생각된다. MK-801은 뇌포도당이용률을 국소적으로 증가시키며, 이는 NMDA 수용체 길항제 투여와 뇌기능 변화의 유관성을 시사하는 것이다.