성장기 흰쥐 망막내 heme oxygenases의 분포에 관한 면역조직화학적 연구

Abstract

산화손상으로 유발되는 미숙아망막병증은 의료 기술 발달로 미숙아 생존율이 증가하면서 발생 빈도가 증가하고 있으나 발병기전은 아직 구체적으로 밝혀진 바 없다. 항산화단백질중의 하나인 heme oxygenase(HO)는 heme을 분해하여 biliverdin, 일산화탄소(carbon monoxide, CO)및 iron을 생성하는 효소로 이의 활성은 heme 영향으로부터 세포를 방어하여 산화손상에 대한 조직반응과 산화자극정도를 결정하는 중요한 지표이다. 본 연구는 망막 발달과정에서 HO 역할과 산화손상으로 인한 망막질병 유발기전과의 연관성을 이해하고자, 흰쥐를 대상으로 태생 16일부터 출생 후 성숙기까지 HO-1 및 HO-2에 대한 면역조직화학염색을 시행하여 성장시기에 따른 HO 망막내 분포를 확인하고, 고농도 산소에 노출되는 출생시와 눈뜨는 시기에 초점을 맞추어 이를 성장시기와 연관하여 비교 분석해 보았다. 태생 및 생후 성장과정과 성숙한 망막에서 HO-1 및 HO-2는 유사한 분포를 보이고 있었으며 각 시기별로 특징적인 분포를 확인할 수 있었다. 성숙 망막에서 HO-1 및 HO-2는 신경절세포층, 속얼기층, 속핵층, 바깥얼기층 및 색소층에 함유되어 있었고 생후 0일에 신경절세포체에서 관찰되기 시작하여 생후 5일에 반응성이 증가하였으며 색소층에서도 강한 염색성을 보였다. 이 시기에 신경절세포 신경섬유와 속얼기층 및 신경모세포층의 안쪽 부위에서도 약한 염색성을 보였다. 생후 15일에는 신경절세포층과 색소층에서 반응이 현격히 증가되었으며 속핵층 일부 수평세포와 무축삭세포에서는 약한 반응을 보였다. 생후 20일에 이르러 성숙기 망막과 같은 분포를 나타내었다. 이상의 결과로 HO가 분해산물을 활성화시켜 망막의 구조적 및 기능적 발달에 관여하며, 출생초기와 빛자극이 처음 받아들여지는 시기에 항산화 방어기전의 일부를 담당할 것으로 판단된다. 또한 망막의 혈관내피성장인자와 HO 발현부위 및 시기가 일치하므로 혈관내피성장인자에 의한 혈관 재형성과정에서 HO의 관련성이 추정된다. ; The incidence rate of retinopathy of prematurity is increasing because the survival rate of premature newborn is increasing. But the exact pathogenesis of disease was not evaluated up to now. Heme oxygenase(HO) is an enzyme that catalyzes heme molecule to generate biliverdin, carbon monoxide and iron. Its activation protects the cells from the injury of heme. The activation of HO is considered as an important index of tissue reaction result from the oxidative injury and the degree of oxidative stimulus. In the present study, we used the retina of Sprague-Dawley rats that are in the stage from 16-day-old embryo to adult. We analyzed and compared the immunohistochemical distributions of HO-1 and HO-2 with the developmental process of retina, focusing on the time of birth and opening eyes because it is the time of the exposure to hyperoxia and light exposure. This experiment helps to understand and clarify the role of HO, especially in the retinal developmental process and in the pathogenesis of oxidant-induced retinal disease. Our results clearly demonstrated that HO-1 and HO-2 expression was temporally and spatially correlated with the normal development of retina in rats. Similar distribution of HO-1 and HO-2 from embryo to mature retina were observed. It was observed that HO-1 and HO-2 was contained in ganglion cell layer, inner plexiform layer, inner nuclear layer, outer plexiform layer and pigment layer of the mature retina. In the developmental process, reactivity was observed in the cell body of ganglion cells after 0 days of its birth. The reactivity was increased after 5 days of its birth, staining was observed in nerve cell and nerve fiber of ganglion cell layer, inner plexiform layer, inner segment of neuroblastic layer, pigment layer at this time. Reactivity of ganglion cell layer and pigment layer was increased intensively after 15 days of its birth and weak reactivity in some of horizontal cells and amacrine cells in inner plexiform layer was observed. The same distribution as that of mature retina was observed after 20 days of its birth. From these results, HO was concerned with the structure and function of retinal development by the activation of its products and with anti-oxidant mechanism on the time of birth and opening eyes. The results of investigation provide the relationship of the activation of HO and the pathogenesis of oxidative injury-induced retinal disease. HO expression in retina was also temporally and spatially related with those of vascular endothelial growth factor. From this study, HO involvement in vascular remodeling process was predicted.