흰쥐 대뇌의 국소허혈로 유발되는 신경세포의 세포사멸사(apoptosis)와 Apoptosis Inducing Factor의 관련성에 관한 연구

이영일

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이영일

저널정보: 대한체질인류학회 해부·생물인류학 대한체질인류학회지 제16권 제4호

발행연도: 2003.12

수록면: 279 - 289 (11page)

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세포사멸사 (apoptosis) 는 유전자에 의해 조절되는 세포의 자살기작으로서 생체의 발생 및 항상생 (home-ostasis) 유지를 위한 방에에 중요하게 작용한다. 그러나 신경계통에서의 부적절하고 파다한 세포사멸사는 얄쯔하이머병 (Alzheimer’s disease) 을 비롯한 여러 퇴행생신경계질환 (degnerative ne uronal disease) 들과 뇌졸중 (stroke) 에 의한 신경세포의 허혈손상 (Ischiemlc damage) 에 깊이 관여하고 있다. 본 연구에서는 최근 뇌세포의 세포사별사 과정에 있어서 caspase 계열의 작용과 관계없이 작용하는 것으로 알려진 AIF (apoptosis inducing factor) 의 발현양상 을 흰쥐 (rat) 를 사용한 국소허혈모델 (focal ischemic model) 에서 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1 중간대뇌동맥 (middle cerebral artery, MCA) 의 폐쇄에 의해 국소허혈이 유발된 부위의 신경세포에서 세포사멸사가 일어난 것이 확인되었다.
2 중간대뇌동맥을 폐쇄시킨 대뇌반구 (cerebral hemisphere) 의 ventral pallidum 에서 AIF 에 대한 연역염색성이 증가하였다.
3 중간대뇌동액에 의해 공급받는 부위에 대한 Western Blot 결과 중간대뇌동맥이 페쇄된 대뇌반구의 대뇌겉질(cerebral cartex) 과 해마 (hippocampus) 부위에서 AIF 의 발현이 증가하였다.
뇌허혈 (brain Ischemia) 에 의한 신경세포의 세포사멸사 기전에 대한 이해는 최근까지 주로 caspase 계열의 작용
에 의한 것으로 간주되어 왔으나, caspas e 계열의 작용과 무관한 AIF 의 발견은 caspase 계열의 작용만으로는 성명 할 수 없었던 부분에 대한 보완과 더불어 신경세포의 세포사멸사 기전에서 중요한 역할을 수행함이 증명되였다. 따라서 본 연구에서 밝혀진 결과들은 뇌허혈에 의한 신경세포의 세포사별사와 관련된 병태생리를 이해하는데 있에서 영태학적요로 의미있는 자료를 제공할 것으로 사료된다.

It is well known that cerebral ischemia induces apoptotic neuronal cell death along with necrosis Apoptosis is characterized by several morphological nuclear changes including chromatin condensation and nuclear fragmentation These changes are triggered by the activation of members of caspase family caspase activated DNase and several novel proteins A novel gene, the product of which caused chromatin condensation and DNA fragmentation, was recently identified cloned and designated apoptosis inducing factor (AIF) AIF is a mitochondrial flavoprotein (prosthetic group flavin adenine dinucleotide) with significant homology to plant ascoibate reductase and bacterial NADH oxidase, and is normally confined to the mitochondrial space in a variety of different apoptosis-inducing conditions AlF translocates through the outer mitochondrial membrane to the cytosol and the nucleus Thus, similar to cytochrome c, AlF is a phyolgenetically old, bifunctional protein with an oxidoreductase function and a second apoptogenic function
In this study, to investigate changes of AlF expression levels In the rat brain during various time periods (6 12 18 24 hrs) of ischemic insults we performed permanent middle cerebial artery (MCA) occlusion model using male SD rats and the extent of ischemic injury was measured by 2% TIC (2, 3, 5-triphenyl tetrazolium chloride) staining There were numerous TUNEL-positive neuronal cell nuclei, which implies apoptotic cell death in the areas with ischemic insult western blot analysis was performed with separate samples (cytosolic fraction & mitochondrial fraction) This method was designed to investlgate if the expression of AlF is really is increased during ischemic injury, or the increased AIF activity is caused by its release from the mitochondrial inter-membrane space to cytosol in the immunohisto-study using polyclonal anti-AIF antibody revealed overall distribution of AIF in the rat blain including cerebral cortex, basal ganglia and also in hippocampus that is especially sensitive to ischemia There was apparently increased AIF immunoieactivity in the nucleus accumbens of ischemia-induced hemisphere compared to contralateral control hemispheie
Our results seem to be the first evidence on the involvement of AIF in the apoptotic neuronal cell los with ischemic insult and will piovide some clues to the pathophysiology of neuronal apoptosis induced by ischemic Insult Further researches will reveal functional relationship between AIF and other factors involved in chromatin condensation and degradation and whether AIF itself will be useful as a caspase-independent, Bel-2-independent death inducer

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