• 생물정신의학
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• 제22권2호
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• pp.34-39
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• 2015

Mood disorder is a common psychiatric illness with a high lifetime prevalence in the general population. A serious problem such as suicide is commonly occurring in the patients with depression. Till now, the monoamine hypothesis has been the most popular theory of pathogenesis for depression. However, the more specific pathophysiology of depression and cellular molecular mechanism underlying action of commercial antidepressants have not been clearly defined. Several recent studies demonstrated that glial cells, especially astrocytes, are a promising answer to the pathophysiology of depression. In this article, current understanding of biology and molecular mechanisms of glial cells in the pathology of mood disorder and new research on the pathophysiology of depression will be discussed.

• 생명과학회지
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• 제29권12호
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• pp.1329-1336
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• 2019

뇌에서 뇌실하 영역은 자가 복제 및 신경세포와 교세포로 분화하는 신경줄기세포가 위치한 곳이다. 이러한 신경줄기세포는 태어난 직후 뿐만 아니라, 성인기까지 존재한다. 세포 증식과 분화에 대한 결정은 세포 안과 밖의 상황에 따라 조절될 필요가 있기에, 많은 세포 내부 또는 세포 외부의 인자들이 이러한 결정에 관여한다. 이러한 인자들 중에서 미토콘드리아는 신경줄기세포의 운명 결정에 관여함이 보고된 바 있다. 본 저자들의 이전 논문에서, 미토콘드리아 저해제인 rotenone을 장시간 처리했을 때, 신경세포로의 분화가 거의 일어나지 않았음을 보여주었다. 이번 연구에서, rotenone을 뇌실하 영역 신경줄기세포에 단기간 처리했을 때의 영향에 대해 조사하였다. 이를 통해 다음과 같은 결과를 관찰하였다. (1) 하루 동안 rotenone을 처리하자 신경세포로의 분화가 크게 감소하였고, 특히 분화 초기 단계가 더 민감하게 억제되었다. (2) 일시적 증식세포인 Mash1+ 세포의 수가 rotenone을 하루 처리한 후 감소하였다. (3) 분화가 된 Tuj1+ 신경세포와 Olig2+ 희소 돌기 아교 세포 (oligodendrocytes) 모두 rotenone을 단기간 처리하자 감소하였다. 반면, glial fibrillary acidic protein (GFAP)+성상 세포 (astrocytes)의 수는 변화하지 않았다. (4) sulfiredoxin 1 (Srxn1) 유전자 발현이 rotenone을 하루 처리한 후 증가하였는데, 이는 nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2) 신호전달 경로가 활성화 되었음을 말해준다. 이러한 실험 결과는 기능을 갖춘 미토콘드리아가 신경세포 또는 희소 돌기 아교 세포로의 분화 뿐 아니라, 이미 분화가 끝난 신경세포의 유지에도 필요함을 확인해 주었다. 또한, 이러한 결과는 rotenone과 같은 미토콘드리아의 저해제에 짧은 시간 노출 되더라도 신경줄기세포의 신경세포로의 분화 가능성에 장기적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

• Applied Microscopy
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• 제29권1호
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• pp.57-66
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• 1999

한국산 플라나리아 뇌신경절을 실험에 사용할 수 있도록 적당한 크기로 적출하여 부위별로 잘라낸 후 2.5% paraformaldehyde-3% glutaraldehyde로 1시간 30분 전고정을 하고 이러서 $OsO_4$로 2시간 후 고정을 한 다음 전자현미경 관찰방법에 따라 실험한 후 다음과 같은 결론을 얻었다. 뇌신경절을 구성하고 있는 세포는 신경세포와 신경분비세포, 신경아교세포 그리고 신경섬유들로 이루어진 신경망 등이었다. 신경세포는 직경이 $5{\mu}m$ 정도인 원형 또는 타원형의 작은 세포로서, 핵은 타원형체로 세포질에 비해 크고 이질염색질이 고르게 발달해 있었으나, 세포질은 세포 소기관의 발달이 미진하여 비교적 단순하게 보였다. 신경분비세포는 그 모양이 긴 타원형이거나 방추형세포로서 타원형의 큰 핵을 소지하였다. 또한 이들의 세포질속에는 직경 60nm 정도의 분비성과립들로 가득차 있었다. 신경아교세포는 매우 드물게 나타나는 방추형의 세포로서 (크기, $6\times0.8{\mu}m$) 이들은 신경섬유 사이에서 주로 관찰되었다. 신경망을 구성하고 있는 신경섬유와 신경종말 속에는 사립체와 신경소관 그리고 4종류의 분비성소포(직경, 75nm, 50nm, 그리고 37nm 정도의 전자밀도가 높은 과립소포 3종과 30nm 크기의 전자밀도가 낮은 투명과 립소포 1종) 등이 존재하였는데, 이들은 단일소포 형태와 혼합소포형태로 존재하였다. 또한 이들의 신경연접 형태는 축삭-수상돌기연접과 축삭-축삭돌기연접 등의 신경 연합만이 주로 관찰되는 특징을 보였다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제50권1호
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• pp.25-31
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• 2017

퇴행성 뇌신경 질환의 원인이 되는 것으로 알려진 미세아교세포의 과도한 활성화에 의한 신경염증반응에 미치는 미역쇠의 보호 효과를 알아보기 위해 LPS를 처리한 BV2 세포에서 미역쇠에서 얻은 에탄올 추출물을 이용하여 실험을 수행하였다. 미세아교세포의 활성화를 유도하는 LPS의 처리는 신경염증반응의 지표인 NO의 생성량과 이들을 조절하는 iNOS, COX-2의 발현을 증가시켰다. 미역쇠 추출물의 처리는 LPS가 유도하는 NO의 생성량을 농도 의존적으로 억제하였고 iNOS와 COX-2의 발현을 억제하여 NO 생성량 저해와 유사한 양상의 결과를 나타내었다. 미역쇠 추출물의 신경 염증반응 저해 효과가 $NF-{\kappa}B$의 활성화 조절을 통해 일어나는지를 알아보기 위해 $NF-{\kappa}B$의 핵으로의 전이, $I{\kappa}B$의 인산화, $NF-{\kappa}B$ 억제제인 PDTC를 이용한 NO의 생성량에 미치는 효과를 확인하였다. 미역쇠 추출물 처리에 의해 핵분획물에서의 $NF-{\kappa}B$ 발현은 현저히 감소하였고 $I{\kappa}B$의 인산화를 억제하였으며 PDTC의 처리로 NO의 생성량은 감소하였다. 이상의 결과는 미세아교세포의 활성화로 인해 발생되는 신경염증반응에 미역쇠 추출물이 $NF-{\kappa}B$의 활성 억제를 통해 NO의 생성을 저해함으로써 항신경염증 효과가 있음을 보여주는 것으로 미역쇠 추출물이 신경염증 관련 뇌신경 질환의 제어하는데 있어서 치료효과를 가지는 소재로서 이용 가능성에 대한 정보를 제공할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제33권5호
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• pp.429-435
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• 2023

역학 연구에 따르면 임신 중 산모의 감염, 산모의 스트레스, 환경적 위험 요인이 태아의 인지 장애와 관련된 뇌 발달 이상 위험을 증가시키고 정신분열증 및 자폐 스펙트럼 장애에 대한 감수성을 증가시키는 것으로 나타났다. 여러 동물 모델은 모체 면역 활성화(MIA)가 태아와 자손의 비정상적인 뇌 발달 및 행동 결함을 유발하기에 충분하다는 것이 입증되었다. 모체 면역활성화 동물 모델에는 흔히 바이러스 모방 Poly I:C 또는 박테리아 유래물질 LPS 등을 임신한 어미에 도입시킴으로서 모체 면역이 활성화되며, 친염증성 사이토카인이 증가하고 자손의 뇌에서 미세아교세포 활성이 관찰되었다. 미세아교세포는 중추신경계에서 중재 역할을 하는 뇌 상주 면역 세포이다. 미세아교세포는 식균 작용, 시냅스 형성 및 분지, 혈관 신생과 같은 다양한 기능을 담당하는 것으로 알려져 있다. 여러 연구에서 미세아교세포가 모체면역활성화 자손에서 활성화되어 있고, 다양한 사이토카인과의 상호작용을 통해 자손 행동에 영향을 미침이 보고되었다. 또한 신경세포와 별아교세포와의 상호작용을 통해 뇌회로에서도 중요한 역할을 담당한다. 그러나 미세아교세포가 뇌 발달 및 행동 결함에 필수적인지에 대해서는 논란이 있으며 정확한 메커니즘은 아직 알려지지 않다. 따라서 뇌 발달 장애의 잠재적 진단 및 치료를 위해서는 모체면역활성화 동물 모델에서 미세아교세포 기능 연구의 필요성이 더욱 요구되고 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.341-352
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• 2011

본 연구는 전침자극이 일과성 뇌허혈이 유발된 흰쥐 대뇌피질에서 GFAP으로 표지되는 반응성 별아교세포증에 미치는 효과를 동정하기위해서 시행되었다. 실험동물은 전침자극군과 대조군으로 구분하였고, 다시 각 집단을 1일, 3일, 7일 군으로 나누어 각기 15마리씩 무작위 배분하여 실험에 사용하였다. 전침은 인체의 족삼리, 곡지, 음릉선에 상응하는 부위에 자침하고 2 Hz의 근육수축이 현저히 보일 때까지 고강도 (1mA)를 자극하였으며, 전침은 연속파, 직각파, 0.2 ms duration으로 매일 1회 오전 10~12시에 10 분 씩 총 10 회 시행한 뒤, 뇌의 조직절편을 제작하여 GFAP에 대한 면역조직화학염색을 실시해 다음과 같은 결과를 산출 하였다. GFAP의 발현은 뇌허혈로 인해 손상이 유발된 대뇌피질의 혈관주위 및 대뇌피질에서 현저하게 높은 수준으로 관찰되었다. 실험군에서 면역조직화학적으로 표지된 별아교세포들을 계수한 바, 대조군에 비해 뇌허혈이 유발된 1 일 군에서 전침자극군이 약간 감소하였고, 3 일 후에는 현저히 감소하였으며, 7 일 후에는 그 감소정도가 둔화되는 양상을 나타냈다. 대조군에 비해 전침자극군에서 GFAP으로 표지된 별모양아교세포의 수가 모두 감소한 것은 전침자극에 의해 손상의 정도가 감소하여, 전침자극이 신경가소성을 유발시키고 있다는 것으로 관찰되었다.

• 생명과학회지
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• 제33권6호
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• pp.455-462
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• 2023

임신 중 감염에 의한 산모의 면역 활성화는 조현병과 자폐 스펙트럼 장애를 포함한 신경 발달 질환의 위험을 증가시킨다. 여러 연구에서 poly (I:C) 또는 LPS를 사용하여 모체 면역 활성화 유도한 자손에서 비정상적인 행동과 뇌 발달을 관찰하였다. 또한 최근 뇌에 상주하며 면역 세포로 기능하는 미세아교세포가 MIA 유발 자손의 행동 이상과 뇌 발달에 중요한 역할을 한다는 것이 보고되고 있으나 아직 메커니즘은 명확하지 않다. 본 연구에서는 GPCR의 구성원인 GPR56의 미세아교세포 특이적 억제가 행동 이상과 뇌 발달을 유발하는지 여부를 조사하였다. 먼저, MIA 유도는 발달 중인 뇌의 미세아교세포 집단에 영향을 미치지 않으나, 미세아교세포를 분리하여 GRP56의 발현을 조사한 결과, MIA 유도 태아에서 성별에 관계 없이 E14.5와 E18.5 사이에서 GPR56 발현이 억제됨을 관찰하였다. 그리고 미세아교세포 특이적 GPR56 억제는 MIA 유도 자손에게서 나타나는 사교성 결손, 반복적인 행동 패턴 및 증가된 불안 수준과 같은 비정상적인 행동을 관찰하였다. 미세아교세포 GPR56 억제 마우스에서는 MIA 유도 자손과 같은 비정상적인 피질 발달이 관찰되지 않았지만, c-fos 염색을 통해 뇌 활동이 관찰되었다. 따라서 본 연구는 미세아교세포 특이적 GPR56 결핍이 이상 행동을 유발함을 시사하며, 추후 연구를 통해 MIA 자손의 행동 결손 진단 및/ 치료 표적을 위한 바이오마커로 활용될 수 있음을 시사한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.87-95
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• 2008

만능성 인간 배아줄기세포로부터 확립된 신경줄기세포 또는 신경전구세포는 퇴행성 신경질환 세포치료제로 이용될 수 있는 다양한 종류의 신경세포로 분화 유도될 수 있다. 하지만, 인간 배아줄기세포로부터 신경세포를 생산하기 위한 기술은 아직 많은 장애를 가지고 있다. 인간 배아줄기세포 유래 신경전구세포에서 특징적으로 나타나는 신경관 유사로제트에 대한 이해는 인간 배아줄기세포 신경 분화의 효율을 높이는데 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다. 일반적으로 신경로제트(neural rosette)는 분화 중인 배아체를 부착 배양함으로써 유도하지만, 이 방법은 시간이 걸리고 복잡하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 신경로제트가 부착배양을 하지 않고 부유배양으로 형성될 수 있는지 조사하였다. 우선적으로, 배아체 형성 및 신경분화에 인간 배아줄기세포 클럼프(clump) 크기가 영향을 주는지를 조사하였고, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프가 신경 분화 유도에 가장 효과적임을 확인하였다. 로제트 형성을 유도하기 위해, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프를 1주일 동안 EB 배양배지에 부유 배양함으로써 균일한 크기의 배아체를 얻은 후, NES 배양 배지에서 부가적으로 $1{\sim}2$주 동안 계속 부유 배양한 결과, $7{\sim}10$일 사이에 신경관 유사 로제트가 형성됨을 확인하였다. 로제트 형성 세포의 신경전구세포로서 특성은 RT-PCR과 면역형광염색법을 이용한 신경전구세포 특이적 마커(vimentivi, nestin, MSI1, MSI2, Sox1, Tuj1) 발현을 통해 확인하였다. 또한, 성장인자를 제외한 NES 배양 배지에서 신경로제트를 $2{\sim}6$주 동안 지속적으로 배양하면 성숙 신경세포로의 말단 분화가 유도됨을 확인하였다. 신경세포 특이적 마커(Tuj1, MAP2, GABA)와 신경아교 특이적 마커($S100{\beta}$, GFAP)는 $2{\sim}3$주 또는 4주 후에 각각 발현이 유도됨을 확인하였고, 희소 돌기아교 특이적 마커(O1과 CNPase)는 $5{\sim}6$주 후에 발현이 증가함을 확인하였다. 본 연구결과는 신경로제트가 부유 배양시스템에서 성공적으로 형성됨을 보여주고 있으며, 이는 인간 배아줄기세포의 신경 분화를 이해하고, 신경전구세포 유도 과정을 단순화하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제23권1호
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• pp.125-130
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• 2013

Calponin 3는 F-actin과 결합하는 단백질로 신경계의 가소성과 시냅스 활성을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 평활근과 심장근에 발현되는 calponin 1과 calponin 2와는 다르게 calponin 3는 뇌 조직에 많이 발현되어 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구는 마우스에서 3-nitropropionic acid를 투여하여 선조체에 비가역적 신경 손상을 주었을 때 calponin 3의 발현 양상을 알아보기 위하여 진행되었다. 본 연구 결과 3-nitropropionic acid를 마우스에 투여하였을 때 선조체에서 신경조직의 괴사가 일어남을 관찰하였으며 calponin 3는 약물 투여 후 1.5일부터 서서히 발현되는 것을 확인하였다. 특히, calponin 3는 신경조직의 괴사가 일어나는 부위의 주변부에서 발현되는 것을 확인하였으며 형광 이중면역 염색법으로 확인한 결과 GFAP를 발현하는 별아교세포에서 발현됨을 최초로 밝혔다. 따라서, calponin 3가 3-nitropropionic acid의 독성에 저항성을 나타내는 부위에서 별아교세포에서만 특이적으로 발현되는 것으로 보아 calponin 3는 별아교세포에 의한 신경아교증에 중요한 역할을 하는 것으로 추측된다.

• International Journal of Oral Biology
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• 제39권1호
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• pp.49-56
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• 2014

이상의 실험결과들을 요약하면, CFA를 안면영역 피하로 주입하여 발생한 염증성 통증 행위반응은 P2X 수용체의 억제제의 투여로 감소할 수 있었다. 특히 $P2X_7$ 수용체 억제제를 투여하면 진통작용 뿐 아니라 활성화된 신경아교세포 발현을 억제하였다. 이러한 실험 결과는 $P2X_7$ 수용체가 신경아교세포에 영향을 미쳐 안면에서 발생하는 만성 염증성 통증의 발생과 유지에 관여하고 있다는 것을 보여준다. 따라서 중추신경계의 신경아교세포를 조절할 수 있는 중추성 $P2X_7$ 수용체 작용기전은 임상에서 만성 염증성 통증을 보다 효과적으로 치료할 수 있는 새로운 방법을 제시해 줄 수 있다고 생각된다.