The Study on the Ultrastructure and Distribution of Dopaminergic Cells in the Brain of Mongolian Gerbil after Water Deprivation

절수에 의한 Mongolain gerbil 뇌 Dopamine성 면역반응세포의 분포와 미세구조의 변화에 관한 연구

Nowadays, mongolian gerbil is widely utilized in the research of brain and water deprivation because of congenitally incomplete Willis' circle, audiogenic seizure in low noise, and special cholesterol metabolism without water absorption for a long time. In this study, we intended to identify the time lapse changes in the general morphoogy and ultrastructure of the catecholaminergic neurons of mongolian gerbil brain in after long-term water deprivation. Fifteen mongolian gerbils were divided into 3 groups (5, 10, and 20-day water deprivation groups), each with 5 mongolian gerbils. Additional 5 mongolian gerbils which received water without limitation were used as a control. The brain sections were immunostained using tyrosine hysroxylase (TH), $ dopamine-\beta-hydroxylase$ (DBH), and phenylethanolamine-N-methyltrasferase (PMNT) antibodies. And immunoreactive cells were observed by electromicroscopy for the ultrastructural changes . The TH-immunoreactive (TH-IR) nerve cells were observed in the para- and peri-ventricular nucleus of the 3 rd ventricle in the hypothalamus and the substantia nigra. The number of TH-IR neurons in these areas was decreased from the 5th day of the water deprivation to the 10 th day and reincreased until 20 th day water deprivation. The shape and density of the dopamine-secreting cells identified by immunohistochemistry showed changes in the continuous water deprivation. Electron microscopy revealed a round nucleus in the neurons of control group but 5-day water deprivation group showed a dense and irregularly shaped nucleus. Also in the 5-day water-deprived group, mitochondria was decreased in number and junctins were disappered. Endoplasmic reticulum, Golgi complex did not show changes after water-deprivation. In this results, we can conclude that dopamine are involved in the water metabolism in mongolian gerbil, and mongolian gerbil could be used as an animal model for the researches of water deprivation.

Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus)은 선천적으로 불완전한 뇌바닥동백고리와 특이한 콜레스테롤 대사를 가진 동물로서 수분의 섭취없이도 장기간 생존이 가능하기 때문에 최근 뇌신경학 연구방법에 많이 이용되는 동물이다. 따라서 본 연구는 mongolian gerbil을 절수 시켰을 때 시간의 경과에 따라 뇌에서의 catecholaminergic neuron의 형태적인 변화에 관하여 알아보고자 $50\sim80g$의 mongolian gerbil 25마리를 이용하여 5마리는 뇌도보를 작성하였으며 나머지는 정상군, 5일군, 10일군, 20일군으로 각각 5마리씩 나누어 TH, DBH, PNMT항체를 이용하여 면역조직화학염색하여 절수의 시간에 따른 뇌에서의 catecholaminer-gic neuron의 형태적인 변화를 광학 및 전자현미경적으로 관찰하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 정상군의 경우 시상하부의 제 3 뇌실주위에 있는 뇌실곁핵과 뇌실주위회백질에 TH면역반응세포들이 나타났고 이들의 신경세포돌기 및 신경섬유들도 많이 분포하였으나 20일군에서 감소되는 양상을 보였다. 2. 중뇌 및 교뇌에서는 catecholamine성 신경세포중 dopamine성 신경세포가 뚜렷히 관찰되었으나 noradrenalin성 신경세포는 약하게 관찰되었다. 3. 흑색질의 치밀부분과 배쪽피개영역에서 TH항체에 대한 면역반응을 보이는 Dopamine성 신경세포 밀집도가 높았으며 그물부분에서도 소수 관찰되었다. 그러나 이 부위에서 dopamine성 신경세포도 절수에 따라 5일군까지 신경세포체와 돌기 및 섬유들이 감소되었으나 10일군에서는 다시 증가하였으며 20일군에서부터 감소하는 양상을 보였다. 4. 절수에 의한 뇌의 TH면역반응세포체의 전자현미경적 소견은 정상군에 비해 5일군에서 핵의 농축 및 변형, 신경연접의 소실, 사립체의 감소, 축삭 수의 감소 등이 나타나 TH의 분비에 영향을 주는 것으로 보인다. 그러나 ER등의 변화는 크게 관찰할 수 없었다. 이러한 연구결과는 정상군의 경우 다른 동물과 유사했으나 다른 동물에서는 청색반점이나 교뇌부위에서 noradrenaline성 신경이 많다고 하였지만 본 연구에서는 그러한 차이를 발견하지 못했으며 이것은 동물간의 유전적, 환경적 차이로 사료된다. 그러므로 mongolian gerbil의 수분대사에 dopamine이 관여할 것으로 보고 탈수 질환모델로 개발하기 위한 기능적인 연구와 더불어 많은 형태학적인 연구가 병행되어야 할 것이다.