발생 중인 흰쥐 뇌에서 수분통로단백질 AQP1과 AQP4의 발현

Abstract

수분통로단백질(aquaporin, AQP)은 세포막에서 선택적으로 수분을 통과시키며 체내 수분 조절에 중요한 역할을 한다. 성체 뇌 조직에서는 AQP 1과 4 두 종류가 발현되며, 수분이동장애로 인한 질병과 관련이 있다고 보고되었다. 그러나 미성숙 뇌에 대한 연구는 많이 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 발생 중인 흰쥐 뇌에서 AQP 1, AQP 4의 발현 및 변화에 대해 알아보고자 하였다. 출생 후 1일(P 1), 6일(P 6), 14일(P 14) 및 성체 뇌를 적출하고, 면역조직화학염색 및 이미지분석을 시행하였다. AQP 1은, 성체에서 맥락얼기(choroid plexus) 상피세포의 세포막 꼭대기면(apical membrane)과 대뇌겉질(cerebral cortex) 혈관 내피세포 표면에서 강하게 발현되었다. 출생 후 1일 때는 맥락얼기 상피세포의 세포막 꼭대기면 뿐 아니라 바닥가쪽면(basolateral membrane)에서 발현되었으며, 성체를 100%로 보았을 때 58.50±3.84가 발현이 되었다. 혈관에서는 거의 발현되지 않았다. 출생 후 6일 때는 맥락얼기 상피세포의 세포막 꼭대기면과 바닥가쪽면에서 발현이 되었으며, 발현양은 59.74±0.84이다. 그리고 혈관 내피세포에서도 발현이 되었다. 출생 후 14일 때는 주로 맥락얼기 상피세포의 세포막 꼭대기면에서 발현이 되었고 바닥가쪽면에서는 거의 발현되지 않으며, 성체를 100%로 보았을 때 82.18±4.52가 발현되었다. 혈관 내피세포에서도 출생 후 6일보다 강하게 발현되었다. 대뇌겉질과 뇌실주변(circumventricular organ)에서는 혈관내피세포에서 발현 되었다. 출생 후 1일 때는 발현양이 적으며 이미지 분석결과 9.32±5.51이 발현이 되었으며 출생 후 6일 때 13.94±9.64, 출생 후 14일 때는 52.82±8.10이 발현이 되었다. 한편 AQP 4는, 성체에서 대뇌겉질의 별아교세포(astrocyte)의 종말돌기(end feet)에서 발현되었다. 출생 후 1일 때는 조직면역화학염색 및 이미지 분석결과 37.13±10.51(성체100%대비) 발현되었다. 출생 후 6일부터 약하게 발현이 되었으며 성체를 100%로 보았을 때 48.24±10.8, 출생 후 14일은 64.79±6.75가 발현이 되었다. AQP 4는 맥락 얼기(choroid plexus)에서는 발현이 되지 않았다. 결과적으로, 발생단계에서 AQP 1는 성체에 비해 맥락얼기 상피세포의 꼭대기면에서 발현되고 세포막 바닥가쪽면에도 발현이 되는 양상을 보였다. 하지만 발현강도는 성체에 비해 매우 약하였다. AQP 4는 출생 후 1일에서는 별아교세포 자체는 출현하였으나 발현되지 않았고, 출생 후 6일 후부터 별아교세포 종말돌기에서 발현되기 시작하여 성숙해지면서 혈관을 감싸고 있는 양상을 보였다. 본 연구결과를 토대로 미성숙 뇌의 수분이동 관련된 AQP 1과 4의 작용이 다를 것이라고 생각된다.;The aquaporin (AQP) play an important role in transporting water between cells in the membrane of biological cells. In the brain of adults, AQP 1 and 4 were expressed. Several studies reported that both AQPs are related to disease of water transport disorder. However, few studies have been referring to the immature brains. The purpose of present study was to evaluate the expression and change of AQP 1 and 4 in the developing brain of rat. We performed immunohistochemistry and image analysis with rat brain what were obtained from postnatal day 1, 6, 14 rat and adult. In general, AQP 1 was been expressed in the apical membrane of choroid plexus epithelial cells and cerebral cortex vascular endothelial cell membrane. It could be expressed 58.50±3.84 compared with adult rat(assumed 100% AQP 1 expression) in the apical membrane as well as basolateral membrane when postnatal day 1. However, no expression was been detected in the vascular endothelial cell. In the postnatal day 6, AQP 1 was expressed 59.74±0.84 on the both sides of choroid epithelial cell, also expressed in the vascular endothelial cell. In the postnatal day 14, AQP 1 mainly expressed 82.18±4.52 in the apical membrane of choroid plexus epithelial cells, not in the basolateral membrane. In the vascular endothelial cell, AQP 1 expressed stronger at postnatal day 14 than day 6. Moreover, it expressed on the vascular endothelial cells wherein the cerebral cortex and circumventricular organ. At both areas, the expression of APQ 1 was 9.32±5.51, 13.94±9.64 and 52.82±8.10 in postnatal day 1, 6, and 14 respectively. AQP 4 expressed in the end feet of astrocyte which in the cerebral cortex of adult rat brain. The expression of AQP 4 was 37.13±10.51 and 64.79±6.75 (compare with 100% expression of adult rat) on postnatal day 1 and 14 respectively. However, AQP 4 was not expressed in the choroid plexus. In summary, AQP 1 expressed at the apical and basolateral membrane of choroid plexus epithelial cells in developing brain. However, the expression of AQP 1 is lower than adult brain. In postnatal 1, AQP 4 did not expressed in the astrocyte, it was not only expressed in end feet of astrocyte but also became mature and surrounding vessel from postnatal 6. Based on the present study, we supposed that the effect of AQP 1 and 4 on the water transportation was different in the pediatric brain.