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신생 백서의 저산소성 허혈성 뇌손상에서 NMDA 수용체 조절 기전을 통한 dizocilpine (MK-801)의 뇌신경 보호 효과
Effects of Dizocilpine (MK-801) via Up-modulation of N-methyl-D-aspartate (NMDA) Receptors on Hypoxic-Ischemic Brain Injury in Neonatal Rats

대한주산의학회잡지 2014년 25권 3호 p.166 ~ p.177

김지혜(Kim Ji- Hye) - 대구가톨릭대학교 의과대학 소아과학교실
이현주(Lee Hyun-Ju) - 대구가톨릭대학교 의과대학 소아과학교실
이은주(Lee Eun-Joo) - 대구가톨릭대학교 의과대학 소아과학교실
최은진(Choi Eun-Jin) - 대구가톨릭대학교 의과대학 소아과학교실
김진경(Kim Jin-Kyung) - 대구가톨릭대학교 의과대학 소아과학교실
정혜리(Chung Hai-Lee) - 대구가톨릭대학교 의과대학 소아과학교실
김우택(Kim Woo-Taek) - 대구가톨릭대학교 의과대학 소아과학교실

Abstract

목적 : 최근 N-methyl-D-aspartate (NMDA) 수용체 길항제인 dizocilpine (MK-801)는 저산소성 허혈성 뇌손상에서 신경 보호 효과가 있다고 발표되고 있지만 신생아기 저산소성 허혈성 뇌병증의 치료제로서 그 기전이 명확하게 밝혀지지 않았다. 저자들은 dizocilpine을 이용하여 주산기 저산소성 허혈성 뇌병증의 치료제로서 NMDA 수용체 조절을 통한 기전을 알아보고자 하였다.

방법 : 생체내 실험으로 저산소성 허혈성 뇌병증의 동물 모델에서는 생후 7일된 신생 백서의 좌측 총 경동맥을 결찰한 후 6개 군(정상 산소군, 수술 없이 저산소군, sham 수술 후 저산소군, 수술 후 저산소군, vehicle 투여 후 저산소군, dizocilpine 투여 후 저산소군)으로 나누었고, dizocilpine은 뇌손상 전 30분에 체중 kg당 10 mg를 투여하였으며, 저산소 손상은 특별히 제작한 통속에서 2시간 동안 8% O2에 노출시켰다. 생체 외 실험으로 재태 기간 18일된 태아 백서의 대뇌피질 세포를 배양하여 정상 산소군은 5% CO2 배양기(95% air, 5% CO2)에 두었고, 저산소군과 뇌손상 전 dizocilpine 투여군(10 μg/mL)은 1% O2 배양기(94% N2, 5% CO2)에서 16시간 동안 뇌세포손상을 유도하였다. 세포의 viability를 확인하기 위하여 MTT assay를 실시하였다. 생체 내·외 실험 모두 NMDA 수용체의 아단위인 NR1, NR2A, NR2B, NR2C, NR2D primer를 이용하여 실시간 중합효소연쇄반응을 실시하였고, 또한 NMDA 수용체의 아단위 항체(NR2A, NR2B)를 이용하여 western blotting을 시행하였다.

결과 : 생체 내·외 실험에서 NMDA 수용체 아단위의 발현은 정상 산소군보다 저산소군에서 감소하였지만 dizocilpine 투여군에서는 저산소군보다 모두 증가하였다. 하지만 생체 외 실험에서 NR1, NR2A mRNA에서는 정상 산소군 보다 저산소군에서는 감소하였지만 dizocilpine에서는 저산소군보다 아주 적게 증가하였다.

결론 : 본 연구에서 dizocilpine은 저산소성 허혈성 뇌손상 모델에서 NMDA 수용체를 조절하는 효과가 있음을 알 수 있었다.

Objective : Several studies have demonstrated the neuroprotective effects of (+)-MK-801 hydrogen maleate (dizocilpine), in various animal models of hypoxic-ischemic (HI) brain injury. However limited data are availableon the neonatal model of HI brain injury. The aim of the present study was to investigate the effects of dizocilpine and its mechanisms associated with NMDARs expression in neonatal rat model of HI brain injury.

Methods : In in vivo model, 7d-old rat pups underwent permanent unilateral carotid ligation. The animals were divided into six groups: N, normoxia; H, hypoxia without operation; HS, hypoxia with Sham operation; HO, hypoxia with operation; HV, HO treated with vehicle; HD, HO treated with dizocilpine. Dizocilpine (10 mg/kg) was administered intracerebrally to the rats 30 min before HI brain injury. Rat pups were exposed to hypoxia by placing them for 2 hours in hypoxic incubator (92% N2, 8% O2). In in vitro model, embryonic cortical neuronal cell cultures (from SD rats of embryonic days of 18) were done. The normoxia (N) group was prepared in 5% CO2 incubators. The hypoxia (H), and hypoxia treated with dizocilpine (HD) groups were placed in 1% O2 incubators (94% N2, 5% CO2) for 16 hours. In order to estimation of cell viability and growth, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide (MTT) assay was done. The degree of neuronal death was evaluated by morphometric method and the protein expression of each NMDARs was quantified by Real Time-PCR and Western blot.

Results : Both in the in vitro and in vivo models, the expressions of NMDAR subunits were lower in the hypoxia group than in the normoxia group, whereas they increased in the hypoxia treated with dizocilpine group comparedto the hypoxia group. In vitro model, however, the expressions of NR1, NR2A mRNAs decreased in the H group when compared to the N group, whereas they increased a little in the HD group when compared to the H group.

Conclusion : Dizocilpine was modulated the degeneration of neuronal cell death in neonatal rat model of HI by preservation of NR expression.

키워드

Dizocilpine, NMDAR, Glutamate receptor, Hypoxic-ischemic brain injury, Modulation

KMID : 0361720140250030166

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신생 백서의 저산소성 허혈성 뇌손상에서 NMDA 수용체 조절 기전을 통한 dizocilpine (MK-801)의 뇌신경 보호 효과 Effects of Dizocilpine (MK-801) via Up-modulation of N-methyl-D-aspartate (NMDA) Receptors on Hypoxic-Ischemic Brain Injury in Neonatal Rats

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신생 백서의 저산소성 허혈성 뇌손상에서 NMDA 수용체 조절 기전을 통한 dizocilpine (MK-801)의 뇌신경 보호 효과
Effects of Dizocilpine (MK-801) via Up-modulation of N-methyl-D-aspartate (NMDA) Receptors on Hypoxic-Ischemic Brain Injury in Neonatal Rats