• 제목/요약/키워드: Neuronal

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Effect of Various Pathological Conditions on Nitric Oxide Level and L-Citrulline Uptake in Motor Neuron-Like (NSC-34) Cell Lines

  • Shashi Gautam;Sana Latif;Young-Sook Kang
    • Biomolecules & Therapeutics
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    • 제32권1호
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    • pp.154-161
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    • 2024
  • Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal motor neuron disorder that causes progressive paralysis. L-Citrulline is a nonessential neutral amino acid produced by L-arginine via nitric oxide synthase (NOS). According to previous studies, the pathogenesis of ALS entails glutamate toxicity, oxidative stress, protein misfolding, and neurofilament disruption. In addition, L-citrulline prevents neuronal cell death in brain ischemia; therefore, we investigated the change in the transport of L-citrulline under various pathological conditions in a cell line model of ALS. We examined the uptake of [14C]L-citrulline in wild-type (hSOD1wt/WT) and mutant NSC-34/ SOD1G93A (MT) cell lines. The cell viability was determined via MTT assay. A transport study was performed to determine the uptake of [14C]L-citrulline. Quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) analysis was performed to determine the expression levels of rat large neutral amino acid transported 1 (rLAT1) in ALS cell lines. Nitric oxide (NO) assay was performed using Griess reagent. L-Citrulline had a restorative effect on glutamate induced cell death, and increased [14C]L-citrulline uptake and mRNA levels of the large neutral amino acid transporter (LAT1) in the glutamate-treated ALS disease model (MT). NO levels increased significantly when MT cells were pretreated with glutamate for 24 h and restored by co-treatment with L-citrulline. Co-treatment of MT cells with L-arginine, an NO donor, increased NO levels. NSC-34 cells exposed to high glucose conditions showed a significant increase in [14C]L-citrulline uptake and LAT1 mRNA expression levels, which were restored to normal levels upon co-treatment with unlabeled L-citrulline. In contrast, exposure of the MT cell line to tumor necrosis factor alpha, lipopolysaccharides, and hypertonic condition decreased the uptake significantly which was restored to the normal level by co-treating with unlabeled L-citrulline. L-Citrulline can restore NO levels and cellular uptake in ALS-affected cells with glutamate cytotoxicity, pro-inflammatory cytokines, or other pathological states, suggesting that L-citrulline supplementation in ALS may play a key role in providing neuroprotection.

중추신경계통내 분포하는 Zinc의 조직화학적 동정 (Autometallography for Zinc Detection in the Central Nervous System)

  • 조승묵;;김성준;박승국;강태천;원무호
    • Applied Microscopy
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    • 제30권4호
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    • pp.347-355
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    • 2000
  • Zinc는 인체 내에 철$(Fe^{2+})$다음으로 많은 trace element로서 200여개 효소의 기능에 필수적일 뿐만 아니라 신경계통내에서는 신경조절물질로 작용한다. 뿐만 아니라 허혈, 간질 및 퇴행성 뇌질환의 주요 병리기전에도 관여되어 있다. 그러나 대부분의 Zinc는 단백질에 결합되어 (bound form)신경세포의 세포질 및 핵질내에 존재하고, 10% 이하의 Zinc는 이온상태(free form, $Zn^{2+}$)로 신경종말 (Zinc enriched terminal)에 있는데 , 후자만이 조직화학법으로 가시화된다. 최근까지 새로 개발된 조직화학법으로 Zinc enriched(ZEN)neurons의 분포에 관한 연구가 각광받고 있으나, 국내에서는 이에 대한 연구가 전무한 실정이다. 이에 본 연구자는 고전적인 조직화학법의 기본 원리를 소개하고, 렛드 중추신경계통내 Zinc의 분포를 광학 및 전자현미경으로 관찰하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 실험동물은 Wistar 계통의 랫드(10주령)와 BALB/c 마우스이며, 마취제로는 Pentobarbital(50mg/kg)을 이용하였다. 생체 뇌조직내 이온상태의 $Zinc(Zn^{2+})$를 침전시키기 위하여 selenium(10mg/kg, i.p.)을 처리하였고, 1시간 후 3% Glutaraldehyde액으로 관류고정하여 동물을 희생시켰다. 뇌와 척수를 꺼내어 sucrose에 가라앉을때 까지 담가두었다가 Dry Ice를 이용하여 얼리고, Freezing microtome위에서 $30{\mu}m$두께의 절편을 작성하였다. 조직절편내 $Zn^{2+}$을 동정하기 위한 조직화학법으로는 autometallography (AMG) (Danscher, 1985)를 이용하였다. 광학현미경하에서 밝혀진 Zinc의 분포는 해마복합체를 비롯한 종뇌의 여러부위에 고농도로 분포하였고, 척수에는 중간정도, 그리고 소뇌 및 뇌간에는 매우 낮은 농도로 분포하였다. 전자현미경에서 관찰된 AMG염색과립(silver grains)은 신경종말에 있는 연접소포에 국한되었으며, 이러한 ZEN terminals은 주위 여러 신경세포의 돌기(dendrites)및 세포체 (soma)에 특이한 연접을 이루고 있었다. 즉 후각망울을 포함한 종뇌에서는 주로 비대칭연접 (asymmetrical synapses)이 관찰되었던 반면에, 척수에서는 대칭연접(symmetrical synapses)을 이루고 있었다. 이상의 결과를 종합하면, 신경종말내 연접소포에 Zinc를 함유하고 있는 소위 ZEN terminals은 중추신경계통에 광범위하게 분포하고 있으며 또한 신경부위에 따라 다양한 분포와 미세구조의 차이를 보였다. 이러한 사실은 중추신경계통내에서 Zinc가 영위하는 신경생물학적 기능이 신경부위에 따라 다양할 것임을 시사한다.

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Manganese and Iron Interaction: a Mechanism of Manganese-Induced Parkinsonism

  • Zheng, Wei
    • 한국환경성돌연변이발암원학회:학술대회논문집
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    • 한국환경성돌연변이발암원학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.34-63
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    • 2003
  • Occupational and environmental exposure to manganese continue to represent a realistic public health problem in both developed and developing countries. Increased utility of MMT as a replacement for lead in gasoline creates a new source of environmental exposure to manganese. It is, therefore, imperative that further attention be directed at molecular neurotoxicology of manganese. A Need for a more complete understanding of manganese functions both in health and disease, and for a better defined role of manganese in iron metabolism is well substantiated. The in-depth studies in this area should provide novel information on the potential public health risk associated with manganese exposure. It will also explore novel mechanism(s) of manganese-induced neurotoxicity from the angle of Mn-Fe interaction at both systemic and cellular levels. More importantly, the result of these studies will offer clues to the etiology of IPD and its associated abnormal iron and energy metabolism. To achieve these goals, however, a number of outstanding questions remain to be resolved. First, one must understand what species of manganese in the biological matrices plays critical role in the induction of neurotoxicity, Mn(II) or Mn(III)? In our own studies with aconitase, Cpx-I, and Cpx-II, manganese was added to the buffers as the divalent salt, i.e., $MnCl_2$. While it is quite reasonable to suggest that the effect on aconitase and/or Cpx-I activites was associated with the divalent species of manganese, the experimental design does not preclude the possibility that a manganese species of higher oxidation state, such as Mn(III), is required for the induction of these effects. The ionic radius of Mn(III) is 65 ppm, which is similar to the ionic size to Fe(III) (65 ppm at the high spin state) in aconitase (Nieboer and Fletcher, 1996; Sneed et al., 1953). Thus it is plausible that the higher oxidation state of manganese optimally fits into the geometric space of aconitase, serving as the active species in this enzymatic reaction. In the current literature, most of the studies on manganese toxicity have used Mn(II) as $MnCl_2$ rather than Mn(III). The obvious advantage of Mn(II) is its good water solubility, which allows effortless preparation in either in vivo or in vitro investigation, whereas almost all of the Mn(III) salt products on the comparison between two valent manganese species nearly infeasible. Thus a more intimate collaboration with physiochemists to develop a better way to study Mn(III) species in biological matrices is pressingly needed. Second, In spite of the special affinity of manganese for mitochondria and its similar chemical properties to iron, there is a sound reason to postulate that manganese may act as an iron surrogate in certain iron-requiring enzymes. It is, therefore, imperative to design the physiochemical studies to determine whether manganese can indeed exchange with iron in proteins, and to understand how manganese interacts with tertiary structure of proteins. The studies on binding properties (such as affinity constant, dissociation parameter, etc.) of manganese and iron to key enzymes associated with iron and energy regulation would add additional information to our knowledge of Mn-Fe neurotoxicity. Third, manganese exposure, either in vivo or in vitro, promotes cellular overload of iron. It is still unclear, however, how exactly manganese interacts with cellular iron regulatory processes and what is the mechanism underlying this cellular iron overload. As discussed above, the binding of IRP-I to TfR mRNA leads to the expression of TfR, thereby increasing cellular iron uptake. The sequence encoding TfR mRNA, in particular IRE fragments, has been well-documented in literature. It is therefore possible to use molecular technique to elaborate whether manganese cytotoxicity influences the mRNA expression of iron regulatory proteins and how manganese exposure alters the binding activity of IPRs to TfR mRNA. Finally, the current manganese investigation has largely focused on the issues ranging from disposition/toxicity study to the characterization of clinical symptoms. Much less has been done regarding the risk assessment of environmenta/occupational exposure. One of the unsolved, pressing puzzles is the lack of reliable biomarker(s) for manganese-induced neurologic lesions in long-term, low-level exposure situation. Lack of such a diagnostic means renders it impossible to assess the human health risk and long-term social impact associated with potentially elevated manganese in environment. The biochemical interaction between manganese and iron, particularly the ensuing subtle changes of certain relevant proteins, provides the opportunity to identify and develop such a specific biomarker for manganese-induced neuronal damage. By learning the molecular mechanism of cytotoxicity, one will be able to find a better way for prediction and treatment of manganese-initiated neurodegenerative diseases.

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발효산삼배양근농축액의 산화방지 효과 및 과산화수소로 유발된 PC12 세포독성 보호효과 (Neuroprotective effects of cultured and fermented wild ginseng extracts on oxidative stress induced by hydrogen peroxide in PC12 cells)

  • 최여옥;김유리;신승용;이재근;김철중;이예지;강병주;김관수;최지은;한범석
    • 한국식품과학회지
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    • 제50권4호
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    • pp.383-390
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    • 2018
  • 대부분의 신경퇴행성질환은 산화스트레스의 영향을 받는다. 따라서 본 연구에서는 진세노사이드 Rg5와 Rk1을 함유하고 있는 발효산삼배양근 농축액인 HLJG0701의 산화방지 효능을 확인하였다. 그 결과, HLJG0701는 효과적인 DPPH와 ABTS 라디칼제거능을 나타냈으며($IC_{50}$: 16배, 4배 희석액), 황산철(II) 유도군의 지방질 과산화물 발생 비교 시, 용량의존적으로 억제됨을 확인하였다(8배 희석액: 2.3 nM, 4배 희석액: 1.5 nM). HLJG0701의 세포 보호 효과를 MTT, LDH 분석으로 평가한 결과, 8, 16, 32, 64배 희석액의 HLJG0701를 처리한 경우 70, 53, 35, 26%의 세포생존율이 증가됨을 확인하였다. LDH 방출 측정 결과, $H_2O_2$로 인해 3.6배까지 증가한 LDH 활성은 8배 희석액의 HLJG0701 처리 시 1.3배 수준까지 감소하였다. 또한 HLJG0701가 PC12세포에 발생한 산화스트레스 DCF-DA 분석(16배 희석액: 50% ROS 억제, 4배 희석액: 68% ROS 억제), TBARS (16배 희석액: 50.7% 감소, 4배 희석액: 46.5% 감소), GPx (16배 희석액: 133.3% 증가, 4배 희석액: 227.3% 증가), 그리고 SOD (16배 희석액: 118.2% 증가, 4배 희석액: 218.2% 증가) 분석으로 확인하였다. 위 결과는 HLJG0701가 산화방지 효능을 매개로 신경세포를 보호함으로써 신경퇴행성질환을 예방할 수 있는 가능성 있는 후보물질이 될 수 있다는 것을 의미하며, 임상시험 등 다양한 연구가 충분하지 않은 상태이므로 앞으로 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

약리 유전학적 방법을 이용한 항우울제 치료반응성의 예측 (The Use of Pharmacogenomic Method for the Prediction of Antidepressant Responsiveness)

  • 김도관;임신원
    • 생물정신의학
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    • 제9권1호
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    • pp.25-33
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    • 2002
  • 우울증 환자들에게 항우울제를 처방하는 임상의들이 흔히 겪게 되는 두 가지 어려움은 약물의 치료 반응 유무를 판단하기 위하여 처음 약물을 투여한 후 4~6주 이상을 기다려야 하는 것과 어떤 종류의 항우울제라도 처음 4~6주 이후에도 반응을 보이지 않는 환자들이 30~40% 이상이 된다는 것이다. 이와 같은 어려움을 극복하기 위해서는 환자 개개인의 항우울제에 대한 반응성을 미리 예측하는 것이 필요하다. 이 논문에서는 연구자들의 과거 실험들과 이미 발표된 연구들을 중심으로 하여 항우울제에 대한 치료 반응성을 예측하는데 약리유전학적 방법을 이용한 현재까지의 연구들과 연구 결과를 해석 할때 고려해야 할 사항을 살펴보고자 한다. 세로토닌 수송체(serotonin transporter, 5-HTT)는 항우울제가 신경세포에 작용하는 주요 작용부위 중 하나이다. 최근의 연구들에 의하면 5-HTT 유전자 promoter 부위의 기능적인 다형성(5-HTT linked polymorphism repetitive element in promoter region, 5-HTTLPR)이 항우울제에 대한 치료 반응성과 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 5-HTTLPR 유전형의 분포빈도는 인종들 간에서 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 연구자들은 최근의 실험을 통하여 5-HTTLPR 유전형들의 endophenotype을 혈소판 막에 분포하는 5-HTT의 약동학적 특성으로 측정할 수 있음을 발견하였다. 흥미로운 사실은 5-HTTLPR 유전형의 분포가 인종적으로 다른 양상으로 나타났듯이, 그 endophenotype인 혈소판막의 5-HTT의 약동학적 특성 역시 전혀 반대되는 양상으로 나타났다. 하지만 이 endophenotype의 특성만으로 항우울제의 치료반응을 예측하는 것은 아직까지 한계가 있으며, 향후 이러한 과제를 해결하기 위한 방법중 약리유전학적 방법을 사용할 수 있음을 제안하였다. 예비적으로 시행한 실험을 통하여 연구자들은 세로토닌 수송체의 구조와 특징이 비슷한 생체아민 수송체들의 유전자 다형성들 간에 유의한 상관관계가 있음을 발견하였으며, 이들 유의한 상관관계가 있는 유전자형을 연합하여 조합할 때 세로토닌 수송체의 유전형만의 기여도보다도 항우울제에 대한 반응 예측도의 odds ratio가 유의하게 상승함을 발견하였다. 이러한 연구 결과들은 임상의가 항우울제를 처방 할 때에 환자들의 유전적 그리고 인종적인 배경을 고려하여 개별화된 전략을 사용하여야 한다는 가설을 뒷받침한다. 앞으로 항우울제의 작용기전과 그 대사과정에 관여하는 유전자들들 중심으로 유전자 간의 상호 작용을 밝히고 그 표현형이 약물의 치료 반응도에 미치는 기여도를 평가하는 작업들은 항우울제의 치료 반응과 그 부작용을 미리 예측할 수 있는 평가 도구를 개발할 수 있는 가장 최선의 길이 될 수 있을 것이다.

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5-HT 흡수억제성 항우울제들이 가토혈소판의 [$^3H$]Imipramine과 [$^3H$]Paroxetine Binding, [$^3H$]5-HT 흡수, 및 5-HT함량에 미치는 영향 (Effects of Chronic Treatments with 5-HT Uptake Inhibitors on the [$^3H$]Imipraine and [$^3H$]Paroxetine Binding, [$^3H$]5-HT Uptake, and 5-HT Content of the Rabbit Platelet)

  • 원경식;이민수;신경호;전보권;곽동일
    • 생물정신의학
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    • 제1권1호
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    • pp.88-97
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    • 1994
  • Many evidences are compatible with the correlation between the inhibition of [$^3H$] imipramine([$^3H$]IMI) and [$^3H$]paroxetine([$^3H$]PAT) binding to the 5-hydroxytryptamine(5-HT) transporter complex and the 5-HT uptake of 5-HT neurons and platelets, and most antidepressants have been shown to inhibit the [$^3H$]IMI and [$^3H$]PAT binding and the neuronal 5-HT uptake. However, several paradoxical research findings led to doubt about the pharmacological significance of the [$^3H$]IMI and [$^3H$]PAT binding sites. This study was carried to clarify the correlation between the [$^3H$]IMI and [$^3H$]PAT binding parameters and the tissue 5-HT content or/and [$^3H$]5-HT uptake in the rabbit platelet, which contains 40 times ad much 5-HT as that of human platelet and shows the 10 fold higher $B_{max}$ of the 5-HT transporter binding to a 5-HT uptake inhibitor. The rabbits were treated for 28 days with amitriptyline(4mg/kg/day : AP), fluoxetine(0.5mg/kg/day : FO), and sertraline(0.5mg/kg/day : SA) via an Alzet osmotic pump implanted for constant infusion. The [$^3H$]IMI binding $B_{max}$ and $K_d$ of the rabbit platelets were $6.4{\pm}1.2$pmol/mg protein and $10.9{\pm}2.1$nM and those in the [$^3H$]PAT binding were $8.6{\pm}1.1$pmol/mg protein and $1.6{\pm}0.3$nM, respectively. AP slightly increased $B_{max}$ of [$^3H$]IMI binding and both [$^3H$]IMI binding and [$^3H$]PAT binding $K_d$, and i contrast, it slightly decreased $B_{max}$ of [$^3H$]PAT binding. FO Slightly increased $K_d$ of both and [$^3H$]IMI and [$^3H$]PAT binding and slightly decreased $B_{max}$ of [$^3H$]IMI and [$^3H$]PAT binding. SA produced the significant increase of [$^3H$]PAT binding $B_{max}$ and the slight increase of both [$^3H$]IMI and [$^3H$]PAT binding $K_d$ and in contrast, it slightly decreased $B_{max}$ and of [$^3H$]IMI binding. And, the $V_{max}$ and $K_m$ of platelet [$^3H$]5-HT uptake were $24.2{\pm}2.4$pmol/$10^8$ platelets/min and $3.3{\pm}0.3$nM, respectively. The $V_{max}$ was little affected by AP, FO, or SA, but the [$^3H$]5-HT uptake $K_m$ value was moderately increased by FO. However, the platelet 5-HT content was moderately decreased by all of the 5-HT uptake inhibitors used in this study. These results seem to be consistent with the allosterical and competitive interaction of 5-HT uptake inhibiting antidepressants with each other as well as 5-HT in the 5-HT transporter binding, and provide no support for the view that the potencies of 5-HT uptake inhibitors to inhibit the [$^3H$]IMI or [$^3H$]PAT binding with 5-HT transporter complex correlate with their antidepressant potencies.

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Kaolin 유발 고양이 수두증 모델에서 양자 자기공명 분광상의 경시적 변화 (Sequential 1H MR Spectroscopy(MRS) Studies of Kaolin-Induced Hydrocephalic Cat Brain)

  • 김명진;황성규;황정현;장용민;김용선;김승래
    • Journal of Korean Neurosurgical Society
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    • 제29권11호
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    • pp.1421-1428
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    • 2000
  • 목 적 : 실험적으로 유발된 고양이 수두증 모델을 통하여 양자 자기공명 분광상의 수두증에서의 임상적 적응과 경시적 뇌 대사산물의 변화를 규명하는데 목적이 있다. 대상 및 방법 : 30마리의 고양이에서 뇌대조내에 kaolin을 주입후 수두증을 유발한후 양자 자기공명 분광상을 이용하여 kaolin 주입전, 주입후 1, 3, 7, 14, 21, 28일째에 주요 대사산물인 N-acetyl aspartate(NAA), creatine(Cr), choline (Cho), lactate(Lac)의 분광상을 분석하였다. 결 과 : 30마리의 고양이에서 모두 수두증이 유발되었고, 급성기에 NAA/Cr비가 감소하는 소견보였으며, 1마리에서 lactate peak이 관찰되었다. 만성기(>14 days)까지 생존한 4마리의 고양이에서 NAA/Cr비의 증가가 관찰되었으며 이는 임상적 증상의 회복과 상응하는 결과를 나타내었다. 결 론 : Kaolin 유발 수두증모델에서 양자 자기공명 분광상은 급성기의 진단적 정보의 제공과 수두증에서의 뇌대사 및 생화학적 결과를 반영해 준다. 그리고, 급성기에서 lactate peak없이 NAA/Cr비의 감소와 만성기의 NAA/Cr비의 회복은 수두증으로인한 뇌실질의 손상이 신경세포 자체보다는 축색손상을 의미한다. 급성기말까지 초기 NAA/Cr비 감소가 회복없이 lactate peak이 동반되는 경우는 불량한 예후인자가 된다. 만성기의 NAA/Cr비의 정상화는 NAA/ Cr비의 감소를 보이는 뇌피질위축의 경우와의 감별진단에 실마리를 제공한다.

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미숙아로 태어난 부당 경량아의 청각유발전위검사 (The auditory evoked potential in premature small for gestational age infants)

  • 문일홍;하기수;김귀상;최병민;은백린;유기환;홍영숙;이주원
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제49권12호
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    • pp.1308-1314
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    • 2006
  • 목 적 : 청각 유발 전위 검사는 신생아 선별 검사의 하나로 주요 신경학적 장애의 발생 빈도가 정상아보다 높은 미숙아 군에서 주로 시행되며, 본 연구에서는 이 검사를 미숙아에게 실시하여 미숙아 중에서도 부당 경량아와 적정 체중아군 사이에 유의한 차이가 있는지를 검토하고자 하였다. 방 법 : 2002년 8월부터 2005년 7월까지 고려대학교 의료원에서 태어난 미숙아중 산모와 환아 모두 특이 질병이 없는 경우를 대상으로 하였으며, 청각 유발 전위 검사를 시행한 환아 183명을 대상으로 하였다. 출생 시 체중과 머리 둘레, 가슴둘레를 바탕으로 적정 체중아와 비대칭 부당 경량아, 그리고 대칭적 부당경량아의 세 군으로 나누고, APL(I, III, V파)와 IPL(I-III, III-V, I-V파)의 6가지 항목을 비교하였다. 결 과 : 적정 체중아와 대칭적 부당 경량아군, 대칭적 부당 경량아와 비대칭 부당 경량아 군에서 출생 시 머리 둘레가 유의한 차이를 보였고(P<0.001, P<0.001), 적정 체중아와 비대칭 부당경량아군 사이에 통계학적으로 의미 있는 저혈당증과 저알부민혈증 빈도의 차이를 보였다(P=0.027, P=0.030). 적정 체중아군이 우측의 V APL에서 대칭 부당 경량아군에 비해 지연되었다(P=0.042). 또한 우측의 III-V IPL에서는 비대칭 부당 경량아군이 적정 체중아군이나 대칭적 부당 경량아군에 비해 지연되었다(P=0.047, P=0.005). 좌측의 III-V IPL에서도 비대칭 부당 경량아군이 대칭적 부당 경량아군에 비해 지연되었다(P=0.022). 좌, 우측의 I-V IPL에서는 대칭적 부당경량아군에서 적정 체중아에 비해 단축되었다(P=0.018, P=0.035). 그러나 시행한 모든 AEP 값은 참고 범위 안에 있었다. 그리고 각 군에서 출생 시 체중과 유의한(P<0.05) 요인을 상관 분석한 결과, 비대칭 부당 경량아에서만 출생 시 체중이 좌, 우측의 III APL와 양의 상관관계를, 우측의 III-V IPL와 음의 상관관계를 이루고 있었다(P=0.017, P=0.027, P=0.019). 결 론 : 본 연구에서는 부당 경량 미숙아의 신경 발달에 대한 기초 자료를 마련하였으며, 이는 추적 진료시 신경학적 평가에 유용할 것으로 생각한다.

심부통증이 흰쥐 중뇌에 미치는 c-Fos 면역반응성의 변화와 아스피린의 효과 (Changes of c-Fos Immunoreactivity in Midbrain by Deep Pain and Effects of Aspirin)

  • 정진아;유기수;황규근
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제46권7호
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    • pp.695-701
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    • 2003
  • 목 적 : 근육과 관절 등에서 유발된 심부통증(deep pain)이 척수상위로 전달되는 신경로에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않다. 그러나 최근 일부 연구자들은 피부에서 유발된 천부통증(superficial pain)과는 달리 중뇌의 PAG에 위치한 신경원에 침해 자극이 전달되어 자율신경계와 행동양식에 영향을 줄 것이라는 가설을 보고하였다. 또한, 비스테로이드성의 항염증성 약품들은 말초조직에서 프로스타글란딘 합성을 방해하여 진통효과를 유발시킨다고 알려져 왔으나 최근에는 척수와 뇌간에서도 진통효과가 있을 것이라고 추측하고 있다. 그러므로 이 연구자는 포르말린으로 체성 심부통증을 유발시켜 중뇌의 어느 부위에서 신경세포가 활성화되는지를 c-Fos 단백의 발현으로 확인하고 또한 비스테로이드성의 항염증성 약품인 아스피린의 효과를 알아보고자 이 연구를 시도하게 되었다. 방 법 : 실험 I군에서는 생리식염수를 흰쥐 꼬리에 미리 피하주사한 뒤 포르말린을 이용해 체성 심부통증을 유발시켰고, 실험 II군은 아스피린을 주사한 후 포르말린으로 체성 심부통증을 유발시켰다. 정상군에서는 통증자극을 주지 않았다. 실험 I군과 실험 II군의 흰쥐는 통증을 유발 시킨 뒤 30분, 1, 2, 6, 24시간에 희생시켜 뇌를 적출하여 뇌절편을 만들었다. 뇌절편으로 냉동 연속조직절편을 제작하여 면역조직화학적 방법으로 c-Fos 단백의 출현여부를 확인하였다. Interaural 1.00-1.36 mm를 통과하는 관상 뇌절편의 연속조직표본에서 나타난 양성면역반응성을 토대로 중뇌의 VLPAG와 DMPAG를 관찰하였고, 단위면적($0.2mm^2$)당 면역양성반응을 보인 신경세포를 계수하고 통계 처리하였다. 결 과 : c-Fos 양성면역반응 신경세포 수는 DMPAG에서 보다 VLPAG에서 현저하게 많았다. DMPAG와 VLPAG에서 통증유발 2시간 후 c-Fos 양성면역반응 신경세포 수는 최고치에 도달하였다. 아스피린을 투여한 군의 c-Fos 양성면역반응 신경세포 수는 투여하지 않은 군보다 전시기에 걸쳐 적었다. 결 론 : 이 연구결과는 포르말린에 의해 유발된 체성 심부통증의 기전과 아스피린의 효과를 이해하는데 기초적인 자료로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

신생 백서의 저 산소 허혈 뇌손상에서 항세포사멸사를 통한 resveratrol의 신경보호 효과 (Neuroprotective effects of resveratrol via anti-apoptosis on hypoxic-ischemic brain injury in neonatal rats)

  • 신진영;서민애;최은진;김진경;서억수;이준화;정혜리;김우택
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제51권10호
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    • pp.1102-1111
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    • 2008
  • 목 적: Resveratrol은 주로 포도나무의 과실이나 잎 부위에서 추출되는 성분으로, 주로 심질환에서 암 예방 효과, 항염증 효과, 항산화 효과의 기능이 밝혀지고 있다. 최근 성인에 대한 신경보호 효과가 있는 것으로 알려졌지만. 신생아에서 연구는 아직까지 없다. 그래서 본 연구에서는 resveratrol이 신생 백서의 저 산소 허혈 뇌손상에서 신경보호 효과가 있는지를 알아보고자 실험하였다. 방 법: 재태기간 18일된 태아 백서의 대뇌피질 세포를 배양하여 1% $O_2$ 배양기에서 저 산소 상태로 뇌세포손상을 유도하여 저 산소군, 저 산소 30분 전 resveratrol 투여군 (1, 10, $30{\mu}g/mL$)으로 나누어 정상 산소군과 비교하였다. 또한, 동물 모델에서는 생후 7일된 백서의 좌측 총 경동맥을 결찰한 후 저 산소 (8% $O_2$) 상태로 2.5시간 노출시켜서 저 산소 허혈 뇌 손상을 유발하였고, 뇌손상 전후 30분에 resveratrol을 체중 kg당 30 mg을 복막내로 투여하였다. 세포사멸사의 관련을 알아보기 위해 Bcl-2, Bax, caspase-3 primer를 이용한 실시간 중합효소연쇄반응과 동일 항체를 이용한 Western blotting을 시행하였다. 결 과: 태아 백서 뇌세포 배양 실험에서 저 산소군의 경우 Bcl-2의 발현이 정상 산소군에 비해 감소하였고, Bax의 발현과 caspase-3의 발현, 그리고 Bax/Bcl-2의 비율은 증가하였다. Reaveratrol을 투여한 실험군의 경우에서는 Bcl-2 발현은 증가하였고, Bax의 발현과 caspase-3의 발현, Bax/Bcl-2의 비율은 저 산소군에 비하여 감소하는 결과를 보였다. 또한 이는 저 산소 허혈 뇌손상 동물 모델에서도 같은 결과를 보였다. 결론: 본 연구에서 resveratrol은 주산기 저 산소 허혈 뇌손상에서 세포사멸사 작용의 억제를 통하여 신경보호 역할을 하는 것을 알 수 있었다.