흰쥐 뇌의 중격야 신경세포 배양에 대한 Nerve growth factor 및 lecithin의 효과

Abstract

노인성 치매, 특히 알쯔하이머형 치매 환자에서의 증상 발현과 특정 뇌조직의 choline 성 신경계 기능과의 상관성에 관한 연구는 상당부분이 태자나 신생자로부터 채취된 중추신경세포를 배양한 상태에서 시도되어 왔으나, 노인성 치매에서는 연령증가에 따른 현상과 수반되는 신경계 변화의 관찰이 치매현상 발현 기전의 규명에 가장 큰 중요성을 지니기 때문에 성숙한 개체로부터 채취된 신경세포에서의 연구 결과가 절실히 필요한 상황이다. 그러나 성숙한 개체에서 채취된 신경세포의 치매현상 관련 연구는 그 중요성에도 불구하고 기술상의 어려움이 완전히 극복되지 못하였기 때문에 그 연구결과가 극히 제한된 범위내에서 보고되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 성숙한 개체에 해당하는 생후 15일령 흰쥐 및 이에 대비되는 성숙이전의 단계인 생후 2일령 흰쥐 및 임신 16일째의 태자를 이용하여 뇌의 중격야 신경세포를 배양하여, 치매현상과 관련된 중추 choline성 신경계의 특성을 출생이전, 출생후, 및 성장후의 시기별로 파악하고자 하였다. 각 개체로부터 적출된 뇌로부터 채취한 중격야 신경세포를 배양하여 중추 choline성 신경의 분화 및 생존을 촉진하는 것으로 알려진 nerve growth factor (NGF)를 양성대조군으로 하여, choline의 전구물질이 되는 lecithin이 choline성 신경의 지표인 choline acetyltransferase (ChAT) 활성 및 신경세포 생존에 미치는 영향을 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 임신 16일째 태자로부터 뇌의 중격야 신경세포 배양 결과, NGF 100mg/ml은 정상대조군에 비하여 ChAT 활성을 증가시켰다. lecithin은 10uM-1mM 용량에서, 그 증가정도는 NGF에 비하여 미약하나, ChAT 활성을 유의적으로 증가시켰다. 그러나, 신경세포 생존에는 NGF 및 lecithin이 정상대조군에 비하여 유의적 영향을 미치지 않았다. 생후 2일령 흰쥐로부터의 배양결과 NGF는 ChAT 활성을 증가시켰으나, lecithin은 유의적 영향을 미치지 않았다. 신경세포 생존에는 NGF는 유의적 영향을 미치지 않았으나, lecithin은 1uM 용량에서 유의적으로 증가시켰다. 생후 15일령 흰쥐로부터의 배양결과, NGF 및 1-10uM 용량에서의 lecithin 은 정상대조군에서 나타나는 시간-의존성 ChAT 활성의 저하를 억제 또는 완하시켰으며, NGF 및 0.1-10uM 용량에서의 lecithin이 신경세포의 생존을 유의적으로 증가시켰다. 이러한 결과를 종합하여 보면, NGF와 lecithin은 그 작용 기전은 다르지만, 뇌의 중격야 신경세포 배양중에, 태생기 및 생후 초기에는 중격야의 choline 성 신경에 대하여 ChAT 활성의 유도를 통하여 신경세포의 분화 촉진에 영향을 미치나, 출생후 분화가 완료된 이후에는 choline성 신경세포의 생존을 촉진하여 ChAT 활성을 유지하는 방향으로 그 작용이 변화하는 것으로 생각되며, lecithin이나 NGF가 Alzheimer 질환 진행을 지연하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. ; On the selective vulnerability of certain cholinergic neurons in Alzheimer’s disease, fetal and neonatal CNS cholinergic neuron cultures have been generally adopted to investigate the properties of CNS cholinergic neurons, whereas few studies utilizing more mature postnatal CNS cholinergic neuron culture have been tried due to technical difficulties. Septal neurons from 15-day old and 2-day old postnatal and 16-day old fetal rat brain were cultured in the presence of nerve growth factor (NGF) as a positive control or lecithin. Since some observations suggested that NGF might play a role in the funtion of central cholinergic neurons, and lecithin might be a precursor of acetylchoine. In dissociated cell cultures of septal neurons from 16-day old fetal and 2-day old postnatal rats, choline acetyltransferase (ChAT) activities were increased by the addition of NGF or lecithin. However, the number of the neurofilament(NF)-positive neurons was not significuntly different between these groups. In contrast, septal neurons from 15-day old postnatal rats showed different responses to NGF or lecithin. Although the 15-day old postnatal septal neurons in culture for 6 days without NGF or lecithin lost about half of the ChAT activity during a 6-day cultivation, cells cultured with NGF or lecithin retained almost the ChAT activity at the initial level. These results suggest that, during the early postnatal days, the action of NGF or lecithin on the septal cholinergic neurons in cultures changes from the induction of ChAT activity to the promotion of cholinergic neuronal cell survival. During this developmental period in vivo, septal neurons are terminating their projections to the hippocampal formation. An analogy has been pointed out between the neuronal death of the basal forebrain cholinergic neurons and a similar neuronal death in senile dementia, especially Alzheimer’s type. The work reported here might present a possibility that NGF and lecithin could play a role in preventing the loss of the basal forebrain cholinergic neurons in this disease, even though the mechanisms of action of NGF and lecithin are different.