Effect of Xanthine Oxidase Inhibitor on Cerebral Hypoxia-Ischemia in Neonatal Rats

Xanthine Oxidase Inhibitor가 저산소성-허혈성 뇌손상이 유도된 신생쥐에 미치는 영향

Purpose : In order to evaluate the hypoxia-ischemia(H-I) induced neurotoxicity and the protective effect of xanthine oxidase(XO) inhibitor(allopurinol), cell number, cell viability, lactate dehydrogenase(LDH), protein synthesis(PS) and protein kinase C(PKC) activity were measured in cerebral neurons and astrocytes. Methods : Cytotoxic effect was measured by in vitro assay at 12-72 hours after H-I on cerebral neurons and astrocytes derived from 7-day old neonatal rats which were subjected to unilateral common carotid artery occlusion and exposed to hypoxic condition for 3 hours. The protective effect of XO inhibitor was examined by the cell number, cell viability, LDH and PS on 14 days after H-I with allopurinol intraperitoneal injection 15 minutes prior to H-I. In addition, the effect of allopurinol on PKC activity in hypoxic conditions was examined in neurons. Results : 72 hours from H-I, the cell numbers and viability were decreased significantly in time-dependent manner on neurons and those of astrocytes also decreased slightly, compared with control. In neonatal rats treated with H-I, the cell number, cell viability, and PS in neurons were decreased, but LDH was increased significantly compared with control. In neonatal rats pretreated with allopurinol, the cell number and viability, and PS in neurons were increased and LDH was decreased significantly compared with H-I. PKC was increased remarkably after hypoxic condition. But PKC was decreased significantly against hypoxic condition after allopurinol pretreatment. Conclusion : From these results, it is suggested that H-I is more toxic in neurons than astrocytes and allopurinol is very protective with increasing of PS, and decreasing of LDH and PKC in neurons from hypoxic-ischemic condition.

목 적: 저산소-허혈에 대한 신경독성의 규명 및 xanthine oxidase inhibitor인 allopurinol의 저산소성-허혈 유도에 미치는 방어효과를 조사하기 위하여 본 연구를 시도하였다. 방 법: 신생쥐에 우측 총경동맥을 결찰 및 8% O2의 노출로 허혈 및 저산소 상태를 만든 후 저산소성-허혈이 12-72시간 동안 대뇌의 neuron과 astrocyte에 미치는 영향을 조사하여 신경독성을 규명하고, 또한 xanthine oxidase inhibitor인 allopurinol이 저산소성-허혈 유도에 미치는 영향을 조사하기 위하여 저산소성-허혈 유도 15분 전에 150 mg/kg의 allopurinol을 복강 투여한 다음 투여 후 14일 후에 신생쥐를 희생하여 이의 뇌 조직으로부터 순수분리 배양한 신경 세포에 대하여 세포의 수적 변화와 생존율을 비롯하여 LDH와 단백질합성 및 PKC를 조사하였다. 결 과 : 1) 저산소성-허혈은 저산소-허혈 유도 직후부터 72시간 동안 시간경과에 비례하여 신생쥐의 대뇌 neurons의 수와 세포생존율을 유의하게 감소시켰다. 2) 저산소성-허혈은 저산소-허혈 유도 직후부터 72시간 동안 시간경과에 비례하여 신생쥐의 대뇌 astrocyte의수와 세포생존율을 다소 감소시켰다. 3) 저산소-허혈 유도 14일 후 neuron의 수와 세포 생존율 및 단백질합성은 대조군에 비하여 유의하게 감소하였으나 LDH는 매우 증가하였다. 4) 저산소-허혈 유도 직전 allopurinol 처리에 의하여 neuron의 수와 세포생존율 및 단백질합성은 유의하게 증가하였고 LDH치는 현저히 감소하였다. 5) 배양된 neuron에 대한 PKC 조사에 있어서 허혈 유도 10분에 현저한 PKC치의 증가를 보였으며, allopurinol의 전 처리는 허혈 유도에 의한 PKC치의 증가를 유의하게 감소시켰다. 결 론 : 저산소성-허혈은 신생쥐의 대뇌 신경세포에 독성효과를 나타냈으며 활성산소 제거제인 allopurinol은 세포수 및 세포생존률의 증가에 의한 신경세포의 손상보호를 나타내었고, 단백질합성 증가, LDH치 및 PKC치의 감소로 세포손상에 대한 효과적 방어도 관찰할 수 있었다.