신생백서의 저산소성 허혈성 뇌손상에서 성장호르몬의 뇌신경 보호효과

Abstract

Several growth factors have been reported to have a neuroprotective effect in the experimental models of hypoxic ischemia. This study was designed to evaluate the followings: 1) the neuroprotective effect of growth hormone as a growth factor and an anti-apoptotic agent on hypoxic-ischemic injury in neonatal rat brain with ^(1)H-magnetic resonance spectroscopy(MRS) and the histological outcome, 2) the relationship between the morphological changes of hypoxic-ischemic injured rat brain and the early MRS findings. Seven-day old Sprague-Dawley rats were used. The right common carotid artery was ligated under isoflurane anesthesia. After a recovery period of 3 hours, they were exposed to 8% oxygen for about 180 minutes. Rats were divided into pre-insult treatment and post-insult treatment, and each group was divided into control and growth hormone group. We treated the rats with normal saline and growth hormone by intracerebroventricular infusion before and after injury. The right cerebral hemisphere of rats were examined with localized ^(1)H-MRS on day 1 after the hypoxic insult. Lipid/N-acetylaspartate(Lip/NAA) and lipid/creatine(Lip/Cr) ratios were used as the apoptotic markers. TUNEL staining was done on day 1 after ^(1)H-MRS and the degree of brain injury was scored by morphologlcal changes on day 14. The Lip/NAA and Lip/Cr ratios were significantly lower in the pre-insult growth hormone treatment group than the control group(P<0.05), but was not significantly different between the post-insult growth hormone treatment group and the control group(P>0.05). The TUNEL-positive cells relatively decreased in the pre-insult growth hormone treatment group than the control group, but were not different between the post-insult growth hormone treatment and the control group. The degree of morphological changes of the brain injury on day 14 was significantly lower in the pre-insult growth hormone treatment group than the control group(P<0.05), but not significantly different between the post-insult growth hormone treatment and the control group(P>0.05). The degrees of morphological changes of the brain injury on day 14 were correlated with the Lip/NAA and Lip/Cr ratios on day 1 after the hypoxic insult with r=0.639(P<0.01), r=0.673(P<0.01), respectively. ^(1)H-MRS is useful in detecting the early phase of the hypoxic-ischemic brain injury and may be useful in deciding the efficacy of a new neuroprotective agent. The findings from this study suggested that the pre-insult growth hormone treatment exerted neuroprotective effect in the cerebral hypoxic-ischemic injury but the post-insult growth hormone treatment had no significant neuroprotective effect.;성장인자들이 저산소성 허혈성 동물모델에서 뇌신경세포 손상에 대한 뇌신경 보호작용이 있다는 것이 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 신생백서의 저산소성 허혈성 뇌손상 모델에서 성장인자의 하나인 성장호르몬의 뇌신경 보호효과를 수소 자기공명분광법과 병리학적 검사를 통하여 알아보고자 하였으며, 이와 더불어 저산소성 허혈성 뇌손상에서 조기에 시행한 수소 자기공명분광의 변화와 육안 형태학적 소견과의 관계를 분석하여 자기공명분광법이 뇌손상 정도를 예측할 수 있는지에 대해 알아보고자 하였다. 연구방법은 생후 7일된 신생백서들을 isoflurane 마취하에서 우측 총 경동맥을 결찰한 후 상온에서 3시간 동안 회복시키고, 37℃ 8% 산소에서 180분간 노출시켜 저산소성 허혈성 뇌손상을 유발시켰다. 저산소성 허혈성 뇌손상의 신생백서 모델을 성장호르몬 전처치군과 후처치군으로 분류하였다. 각군은 각각 대조군과 성장호르몬 투여군으로 나누었으며, 전처치군은 뇌손상 유발직전에, 후처치군은 뇌손상 직후에 생리 식염수 및 성장호르몬을 각각 뇌실내 투여하였다. 저산소성 허혈성 뇌손상 1일 후에 수소 자기공명분광법을 시행하여 lipid/N-acetylaspartate(Lip/NAA), lipid/creatine(Lip/Cr)비를 측정하였으며, 이중 일부에서 TUNEL염색을 하였다. 뇌손상 14일 후에 뇌를 적출하여 육안 형태학적 검사를 시행하였다. 저산소성 허혈성 뇌손상을 받은 후 제 1일에 시행한 우측 뇌의 수소 자기공명분광법에서 Lip/NAA, Lip/Cr비의 평균값은 성장호르몬 전처치군에서는 대조군에 비하여 유의하게 낮았으나(.p<0.05) 후처치군에서는 대조군과 유의한 차이가 없었다(.p>0.05). 저산소성 허혈성 뇌손상을 받은 후 제 1일에 시행한 우측 뇌의 TUNEL염색에서 TUNEL 양성세포의 수는 성장호르몬 전처치군에서 대조군에 비해 상대적으로 적었으며, 후처치군에서는 대조군과 큰 차이가 없었다. 저산소성 허혈성 뇌손상 후 제 14일에 시행한 뇌의 육안 형태학적 검사에서 성장호르몬 전처치군에서는 대조군에 비해 유의하게 육안적 뇌손상 정도가 적었으며(P<0.05), 후처치군에서는 대조군에 비해 육안적 뇌손상 정도는 적었으나 통계학적으로 유의한 차이는 없었다(P>0.05). 수소 자기공명분광법으로 측정하였던 Lip/NAA, Lip/Cr비와 뇌손상 후 제14일에 관찰하였던 육안 형태학적 점수와의 상관관계는 각각 r=0.639, P<0.01과 r=0.673, P<0.01로 유의하였다. 비침습적으로 조기에 진단이 가능한 수소 자기공명분광법은 궁극적인 뇌손상을 예측할 수 있는 지표가 되기에 저산소성 허혈성 뇌병증의 조기진단과 치료 효과 판정에 유용할 것으로 생각된다. 신생백서의 저산소성 허혈성 뇌손상에서 성장인자인 성장호르몬의 뇌실내 전처치 투여는 뇌신경 보호효과가 있었으나, 후처치 투여에서는 뇌신경 보호효과를 나타내지 못하였다.