Studies on Molecular Plasticity of Bergmann Glia following Purkinje Cell Degeneration

Studies on molecular plasticity of Bermann glia (BG) after harmaline-induced Purkinje cell (PC) degeneration in the rat cerebellum. The intimate structural relationship between BG and PC, evidenced by the sheathing of the PC dendrites by veil-like process from the BG has been suggestive of the close functional relationship between these two cell types. However, little is known about metabolic couplings between these cells. This study designed to investigate molecular plasticity of BG in the rat cerebellum in which PCs were chemically ablated by harmaline treatment. Immunohistochemical examination reveals that harmaline induced PC degeneration causes a marked glial reaction in the cerebellum with activated BG and microglia aligned in parasagittal stripes within the vermis. In these strips, activated BG were associated with upregulaion of metallotheionein, while GLAST and was down regulated, as compared with nearby intact area where both BG are in contact with PCs. The data from this study demonstrate that BG can change their phenotypic expression when BG loose their contact with PCs. It is conceivable that activated BG may upregulate structural proteins, metallothionein expression to use for their proliferation and hypertrophy; metallothionein expression to cope with oxidative stress induced by PC degeneration and microglial activation. On the contrary, BG may down regulated expression of GLAST because sustained loss of contact with PCs would eliminate the necessity for the cellular machinery involved glutamate metabolism. In conclusion, BG might respond man to death of PCs by undergoing a change in metabolic state. It seems possible that signaling molecules released from PCs regulates the phenotype expression of BG. Also ultrastructures in the organelles of normal PC and BG are distinguished by mitochondrial appearance, and distributed vesicles at the synaptic area in the cytoplasm.

조롱박신경세포의 변성에 따른 버그만아교세포의 면역조직학적 연구

소뇌의 버그만아교세포는 인접한 조롱박신경세포를 둘러싸는 특이한 해부학적 분포를 하고 있어 종래로부터 조롱박신경세포에 대한 물리적 지지 역할과 함께 이 신경 세포의 생존과 기능에 필요한 대사물질을 공급해 주는 것으로 추정되어 왔으나 이에 대한 구체적인 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 버그만아교세포와 조롱박신경세포의 상관관계를 증명하기 위한 연구로 전자현미경적 정상적인 미세구조와 신경독물인 하르말린을 흰쥐에 투여하여 조롱박신경세포만을 특이적으로 파괴시킨 소뇌조직을 대상으로 최근 버그만아교세포에서 발현되는 것으로 알려진 수 종의 대사성 단백물질의 동향을 면역조직 화학방법으로 관찰하여 GLAST의 면역 염색성은 정상부위보다 신경세포 손상부위의 버그만아교세포에서 현저히 감소되었다. 하르말린 투여군의 흰쥐에서 조롱박신경세포의 사멸은 소뇌벌레에서 집중적으로 일어났으며 사멸된 부위는 calbindin D-28K에 염색된 정상 조롱박신경세포들 사이에서 산발적으로 끼어 있는 빈 공간으로 나타났는데 빈공간은 분자층과 조롱박신경세포층이 세로로 달리는 좁고 긴 띠 (bands) 모양의 특이 한 양상을 보였다. MT 면역염색성은 신경세포 손상부위의 버그만아교세포에서 현저히 증가하였다. 이상의 관찰 결과로 볼 때 조롱박신경세포의 손상에 의하여 버그만아교세포는 강한 아교세포반응을 보이며 MT의 발현을 통하여 인접 신경세포 손상과 미세아교세포 활성에 의하여 유발된 산화성 스스로를 보호하고 생존한다. 그러나 GLAST의 발현의 감소는 조롱박신경세포의 사멸로 인하여 이들 세포들로부터 유리되어 나오는 글루타메이트의 감소 또는 중단되므로 버그만아교세포에서 이들 글루타메이트 수송체 역할이 감소되었음을 반영하는 것으로 사료된다.93({\pm}0.053){\mu}m$ 였다. 으뜸세포의 사립체의 크기는 정상대조군, 종양대조군 및 BCG 투여군이 각각 $0.80({\pm}0.130){\mu}m,\;0.83({\pm}0.143){\mu}m$ 및 $0.72({\pm}0.078){\mu}m$ 였다. 이상의 결과를 종합해보면 BCG를 반복 투여하면 위점막으뜸세포의 분비과립이 약간 작아지는 등 분비기능이 다소 억제되나 그 정도가 경미하여 으뜸세포의 분비기능에 큰 손상을 주지 않는 것으로 생각된다.모양을 비교한 결과 꼬리핵과 줄무늬체바닥핵에서는 모두 가지돌기가시(dendritic spine)에 연접하였으나, 중격옆핵과 중격핵에서는 가지돌기 (dendrite)에 연접하는 것과 가지돌기가시에 연접하는 것이 혼재하였다. 이들 두 신경핵 무리는 이마앞겉질에서 기원하는 축삭종말의 연접차이로 볼 때 서로 다른 회로계통에 속할 것으로 생각되며, 문헌고찰을 통해서 꼬리핵과 줄무늬체바닥핵은 줄무늬체회로 (striatal circuit)에 속하고 중격옆핵과 중격핵은 변연계통회로(limbic circuit)에 속할 것으로 판정했다. 이마앞겉질은 생리적, 약리적, 신경학적 및 형태학적 근거들로 보아 바닥핵들을 통해 변연계통과 대뇌겉질 전체에 영향을 미칠 것으로 여겨지는데, 본 실험에서는 네 종류의 바닥핵들, 즉 꼬리핵, 줄무늬체바닥핵, 중격옆핵 및 중격핵과 관련된 신경연접들을 관찰하였으며, 그 결과를 문헌 고찰한 결과 변연계통과 줄무늬체계통이 앞뇌의 바닥에 있는 신경핵들에서 형태학적 교차연결을 통해 정서와 마음의 상태를 행동과 대응으로 표현하는 중요한 신경회로가 존재함을 제안하였다.腎臟組織)에서 더많이 발생되었다.