Methanol이 배양된 흰쥐 해마의 신경세포 및 신경교세포의 성장에 미치는 영향

Abstract

Methanol은 산업체에서 흔히 사용되는 용매이고 사용량이 증가추세에 있으므로 인체가 이에 노출되어 중독될 가능성은 점점 높아지고 있다. Methanol에 중독되면 대사성 산증과 시각기능장애를 일으키고 치료되지 않거나 심한 경우 사망에 이르기도 한다. Methanol중독의 임상증산은 methanol 자체보다는 methanol의 대사 산물인 formic acid가 체내에 축적됨으로서 유발되는 것으로 알려져 있다. 그러나 설치류에서는 methanol 의 대사 및 흡수과정이 신속히 진행되므로 독성 대사 산물이 축적되지 않음에도 불구하고 임신중 methanol에 노출될 경우 태아에서 생식 및 발달 장애가 유발된다. 이는 ethanol 의 경우에 서와 같이 methanol도 그 자체가 직접적인 독성 작용을 갖기 때문이라고 생각된다. 이에 본 연구자는 흰쥐 태아의 해마 신경세포 및 신경교세포의 일차 배양세포에 농도별로 methanol을 투요하여 methanol 자체가 신경세포 및 신경교세포의 성장에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 하였다. 연구 방법은 임신 17일된 Sprague-Dawley계 흰쥐의 태아에서 해마 조직을 분리하여 신경세포 및 신경교세포를 일차 배양한 후 methanol을 투여하지 않은 대조군과 maathanol 10, 100, 500, 1000 mM투여군으로 나누어 세포배양초기 (0, 18, 24 시간)의 신경돌기 성장 및 세포 생존율을 측정하였고 세포 배양 후기 (7일)의 신경교세포 수의 변화를 보기 위하여 단백 정량을 실시하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 1. 본 실험 조건하에서 태령 17일의 흰쥐 해마의 신경세포 및 신경교세포는 성장 및 분화하였다. 2. 0-24시간동안의 신경세포 생존율은 대조군과 10 mM, 100 mM, 500 mM및 100 mM methanol 투여군간에 별다른 차이를 나타내지 않았다. 3. 신경세포돌기는 10 mM 및 100 mM methanol 투여군에서 18-24시간 동안 대조군에 비하여 유의한 길이 성장을 나타내었다. 4. 배양 7일째 단백량은 10 mM, 100 mM methanol 투여로 대조 군에 비하여 유의한 증가를 나타내었으나 1000 mM 투여군에서는 오히려 유의하게 감소하였다. 이상의 결과로 볼 때 methanol은 신경계 세포의 성장에 영향을 미칠 수 있다. 즉 methanol은 저농도(10mM 및 100 mM)에서는 세포배양 초기의 신경세포 성장 및 세포배양 후기의 신경교세포 성장을 촉진시키고 고농도 (1000 mM)에서는 세포배양후기의 신경교세포의 성장을 억제시킨다. 본 실험 결과 중 저농도의 methanol이 신경세포 및 신경교세포의 성장을 촉진시킨 결과는 효과와는 상반되는 의의를 갖는다. 그러므로 현재까지는 methanol 에 대한 연구는 주로 그 독성에 관한 연구가 이루어져 왔으나, 앞으로는 저 농도에서 methanol이 신경계 세포 성장을 촉진시키는 기전등에 대한 연구도 필요하리라 생각된다. ; Methanol has been widely used as an industrial solvent and environmental exposure to methanol would be expected to be increasing. In humans, methanol causes metabolic acidosis and damage to ocular system, and can lead to death in sever and untreated case. Clinical symptoms are attributed to accumulation of formic acid which is a metabolic product of methanol. In humans and primates, formic acid is accumulated after methanol intake but not in rodents due to the rapid matabolism of methanol. Nevertheless, the developmental and reproductive toxicity were reported in rodents. Previous reports showed that perinatal exposure to ethanol produces a variety of damage in human central nervous system by direct neurotoxicity. This suggest that the mechanism of toxic symptoms by methanol in rodents might mimic that of ethanol in human. In the present study I hypothesized that methanol can also induce toxicity in neuronal cells. For the study, primary culture of rat hippocampal neurons and glias were employed. Hippocampal cells were prepared from the embryonic day-17 fetuses and maintained up to 7 days. Effect of methanol (10, 100, 500 and 1000 mM) on neurite outgrowth and cell viability was investigated at 0, 18 and 24 hours following methanol treatment. To study the changes in proliferation of glial cells, protein content was measured at 7 days. The results were: 1. Under the present culture conditions, the fetal hippocampal neuronal and glial cells grew and differentiated well. 2. Compared to the control, neuronal cell viability in culture was not altered during 0-24 hours after methanol treatment significantly enhanced neurite outgrowth between 18-24 hours. 4. 7-day exposure to 10 or 100 mM methanol significantly increased protein contents but that to 1000 mM methanol decreased in culture. In conclusion, methanol may have a variety of effects on growing and differentiation of neurons and glial cells in hippocampus. Treatment with low concentration of methanol caused that neurite outgrowth was enhanced during 18-24 hours and the numbers of glial cell was increased for 7 days. High concentration of methanol brought about decreased protein contents. At present, the mechanism responsible for the methanol induced enhancement of neurite outgrowth is not clear. Further studies are required to delineate the mechanism possibly by employing molecular biological techniques.