Somatosensory Afferent Pathway Tracing from Rat Anterior Cruciate Ligament Nerve Endings to Cerebral Cortex Using Pseudorabies Virus

쥐 전방십자인대 신경말단에서 대뇌피질까지 Pseudorabies virus(PRV)를 이용한 구심성 체성감각신경로의 추적

Purpose: The anterior cruciate ligament(ACL) has a neuromuscular control function as evidenced by the presence within it of mechanoreceptor. Although these mechanoreceptors have been identified, the afferent somatosensory pathways from ACL to the cerebrum have yet to be demonstrated in their entirety. In order to trace these afferent pathway, we conducted a viral trans-synaptic tracing experiment using the neurotropic pseudorabies virus(PRV). Material and Methods: The PRV was injected into the ACL of rats and allowed to replicate and spread trans-synaptically for 6 to 7 days. The brain and spinal cord of each sacrificed rat was then removed and processed immunohistochemically to detect the presence of PRV. Results: PRV-immunoreactive neurons were found to be localized in several different regions from the spinal cord to the cerebrum. Four nuclei in the reticular formation of the brain stem demonstrated strong positive labeling: the mesencephalic reticular nucleus, magnocelluar reticular nucleus, paragigantocellular reticular nucleus, and gigantocellular reticular nucleus. Conclusions: This findings suggests that the nerve endings of the rat ACL project into the cerebrum and that the reticular formation may play an important role in the afferent pathway of those nerve endings.

목적: 전방십자인대 내에 기계적 수용체의 존재가 밝혀지면서 전방십자인대는 신경근육의 조절에 관여하는 기능이 있는 것으로 추측되어왔다. 하지만, 기계적 수용체의 존재에도 불구하고 전방십자인대의 말단 신경수용체로부터 대뇌피질까지의 구심성 체성감각신경로는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 강력한 신경친화성 표지자이며 신경연접을 건너 분열, 확산하는 pseudorabies virus(PRV)를 이용하여 전방십자인대의 구심성 체성감각신경로를 추적하고자 하였다. 대상 및 방법: PRV를 쥐의 전방십자인대에 주입한 후 약 6-7일간 신경엽접을 건너 확산하도록 허용한 후 각각의 쥐를 희생, 관류하였다. 대뇌와 척수를 체부로부터 분리하여 면역화학적으로 처리한 후 PRV의 존재여부를 확인하였다. 결과: PRV에 면역 활성화된 신경세포는 척수로부터 대뇌피질에 이르기까지 여러 위치에서 발견할 수 있었다. 특히, 뇌관의 망상활성계의 중뇌망상핵, 대뇌세포망상핵, 부거대세포망상핵, 거대세포망상핵에서 강한 양성표지반응을 보였다. 결론: 쥐의 전방십자인대의 신경말단은 척수, 뇌관 및 대뇌피질로 투사된다. 또한, 전방십자인대에 분포하는 신경말단으로부터의 대뇌피질로의 구심설 신경로에서 망상활성계가 중요한 역할을 담당할 것으로 추측된다.