노화쥐의 해마형성체와 내후각뇌피질에서 세포사 관련물질들의 변화에 대한 면역세포화학적 연구

Abstract

본 연구는 학습과 기억에서 중요한 역할을 담당하는 해마형성체(hippocampal formation)와 내후각뇌피질(entorhinal cortex)에서 노화에 따른 세포사 관련물질들의 변화를 비교분석하여, 노화에 따른 중추신경계의 기능적 변화를 유발하는 기전을 추정하는데 필요한 형태학적 기초 자료를 제공하고자 시행되었다. 연구방법은 노화쥐와 대조군에 4% paraformaldehyde를 심장을 통해 관류하여 고정시키고, 뇌를 적출한 후 40μm 두께로 냉동절단하여 면역세포화학 염색을 하였다. NOS, VIP, c-fos bcl-2, bax, p53에 대한 항체를 각각 희석하여 사용하였고 avidin-biotin peroxidase 용액에서 반응시켰다. 그 다음에 peroxidase를 포함한 3,3'-diamino benzidine 용액에서 발색시키고 gelatin-coated slide에서 말린 후 광학현미경하에서 관찰하였다. NOS와 bcl-2의 경우는 면역세포화학 염색이 선명하지 않아 in situ hybridization도 함께 시행하였다. 연구결과는 다음과 같다. 1. NOS 면역반응 신경세포는 노화쥐의 내후각뇌피질에서 대조군에 비해 현저히 감소하였고(>30%), 수상돌기의 수가 감소하고 길이도 단축되었다. 또한 해마형성체에서 in situ hybridization 시행한 결과 NOS mRNA 양성 신경세포는 노화쥐에서 현저히 감소하였다. 2. VIP 면역반응 신경세포는 주로 양극성 세포이었으며, 노화쥐에서 감소하였고 신경세포에서 수상돌기의 수가 감소하고 길이도 단축되었다. 3. c-Fos의 면역세포화학 염색에서는 핵만 염색되는 것이 특징이었으며, c-fos 면역반응 핵의 수와 염색성이 노화쥐에서 감소하였다. 4. In situ hybridization을 시행한 bcl-2 mRNA 양성 신경세포가 노화쥐에서 감소하였다. 5. Bax 면역반응세포는 대조군과 노화쥐에서 비슷한 분포를 보였고, 염색성이 노화쥐에서 약간 감소하였다. 6. P53 면역반응세포는 대조군에서는 염색이 되지 않았고 노화쥐의 해마 CA1에서만 관찰되었다. 요약하면, 해마형성체와 내후각뇌피질에서 노화와 연관된 NOS, VIP, c-fos 면역반응세포 및 bcl-2 mRNA 양성 신경세포가 감소되었으며 그 중 NOS 면역반응세포가 노화에 따라 가장 현저한 변화를 보였다. 또한 다른 세포사 관련물질들과는 달리 노화에 따른 p53 면역반응세포의 증가가 특징적 소견이었다.; Free radicals, neurotrophic factors and protooncogenes were associated with neuronal survival and apoptosis. In this study, the changes of cell death-controlling factors in the hippocampal formation and entorhinal cortex were investigated by immunocytochemical staining in the aged and control rats. Major findings were as follows : 1. The number of nNOS-immunoreactive(IR) neurons in the entorhinal cortex was significantly decreased in the aged rats(>30%). Morphologically, the number of dendritic branches seemed to be decreased and the length of dendrites showed a tendency to shorten in aged group. A major loss of nNOS mRNA positive neurons was observed in the hippocampal formation of the aged rats(>30%). 2. VIP-IR neurons were predominantly bipolar cell. VIP-IR cells were mildly decreased in the hippocampus and subiculum(<15%), and moderately decreased in the dentate gyrus and entorhinal cortex of the aged rats(15-30%). The number and length of dendritic branches also appeared to have decreased and shortened in the aged group. 3. c-Fos immunoreactivity at cellular level was restricted to only the nucleus. c-Fos-IR nuclei were moderately decreased in the hippocampus(15-30%), and severely decreased in dentate gyrus, subiculum and entorhinal cortex of the aged rats(>30%). 4. Bcl-2 mRNA positive neurons were moderately decreased in the hippocampus, subiculum and entorhinal cortex(15-30%), and severely decreased in dentate gyrus of the aged rats(>30%). 5. Bax-IR neurons were similarly distributed between the control and the aged rats, but bax-IR neurons of the aged group than the control group were more weakly immunostained. 6. P53-IR neurons were only observed in hippocampal CA1 region of the aged rats. These results indicate the involvement of neuronal system containing NOS, VIP, c-fos, bcl-2 and p53 in the brain aging process, and provide the morphological evidence for the changes in immunoreactivity of cell-death controlling factors in the hippocampal formation and entorhinal cortex of aged rats.