뇌허혈에 의한 신경세포손상 기전 중 하나인 excitotoxicity는 glutamate receptor인 N-methyl-D-aspartate(NMDA) receptor의 activation으로 인한 과도한 신경세포내 Ca^(2+)의 축적에 의해 야기하며, 이러한 신경세포내의 Ca^(2+)의 축적은 calpain 등과 같은 각종 효소를 활성화시켜, 세포소기관의 변성 또는 손상을 초래한다. 한편, 일반적으로 신경세포 내에는 세포내 Ca^(2+)의 축적을 조절하는 완충물질인 calcium binding protein이 존재하여, Ca^(2+) 농도를 적정 수준으로 유지할 뿐만 아니라, 단백질 합성 및 ...
뇌허혈에 의한 신경세포손상 기전 중 하나인 excitotoxicity는 glutamate receptor인 N-methyl-D-aspartate(NMDA) receptor의 activation으로 인한 과도한 신경세포내 Ca^(2+)의 축적에 의해 야기하며, 이러한 신경세포내의 Ca^(2+)의 축적은 calpain 등과 같은 각종 효소를 활성화시켜, 세포소기관의 변성 또는 손상을 초래한다. 한편, 일반적으로 신경세포 내에는 세포내 Ca^(2+)의 축적을 조절하는 완충물질인 calcium binding protein이 존재하여, Ca^(2+) 농도를 적정 수준으로 유지할 뿐만 아니라, 단백질 합성 및 지방 합성 등과 연관 있는 endoplasmic reticulum(ER) 역시 세포질 내의 Ca^(2+) 농도에 매우 중요한 역할을 담당한다. Ca^(2+)-ATPase는 ER membrane에 위치한 ion transporter로 세포질 내의 Ca^(2+)를 ATP 의존성으로 ER내로 운반하여 Ca^(2+)에 의한 신경세포손상을 예방할 것으로 추측되고 있다. 그러나, 뇌허혈에 의한 신경세포손상 기전을 규명하기 위한 기 존의 연구는 주로 Cacium binding protein을 대상으로 할 뿐 아직 Ca^(2+)-ATPase의 역할에 대한 직접적인 연구보고는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 초기 calcium 유입에 매우 중요한 역할을 한다고 알려져 있는 NMDA receptor와 세포질내 calcium 농도를 줄이는 Ca^(2+)-ATPase, 그리고 GABA와 직접적인 관련이 있는 Na^(+)-K^(+)-CI^(-)cotranspoter(NKCC1)의 경시적인 변화에 대한 연구를 실시하였다. NMDA receptor, C^(2+)-ATPase, NKCC1 모두 가수술군에서는 그 면역반응을 거의 관잘할 수 없었다. 한편 허혈-재관류 30 분 후에는 NMDA receptor 발현이 급격하게 증가하는 것을 관찰할 수 있었는데, 이러한 것으로 미루어 보아 뇌허혈 유발 30분에 세포내 calcium 유입이 급격하게 증가하는 것으로 생각된다. 한편 뇌허혈 3시간 후에는 NMDA receptor의 발현은 감소하는 반면에 Ca^(2+)-ATPase의 발현이 CA1 영역에서 그 발현이 현저하게 증가되었다. 그러나 허혈-재관류 12시간 후에는 NMDA receptor 및 Ca^(2+)-ATPase에 반응을 보인 세포가 거의 관찰되지 않았다. 뇌허혈 유발 24시간 후에는 NKCC1 면 역 반응이 증가하였으며 이를 미루어 생각해 볼 때 이 시간대에 GABA 발현의 증가가 생각된다. 이렇게 증가된 GABA의 발현은 결국 세포내 hyperpolarization을 유도하며 결국 세포의 depolarization을 위해 더 많은 양이온의 유입이 나타나며 또한 calcium 유입도 증가한다. 이러한 결과로 미루어 보아 Ca^(2+)-ATPase의 억제와 NKCC1의 증가로 인한 세포질 내 과도한 calcium 완충작용조절 억제는 지연성신경세포사를 유발 시키는 중요한 인자로 생각된다.
뇌허혈에 의한 신경세포손상 기전 중 하나인 excitotoxicity는 glutamate receptor인 N-methyl-D-aspartate(NMDA) receptor의 activation으로 인한 과도한 신경세포내 Ca^(2+)의 축적에 의해 야기하며, 이러한 신경세포내의 Ca^(2+)의 축적은 calpain 등과 같은 각종 효소를 활성화시켜, 세포소기관의 변성 또는 손상을 초래한다. 한편, 일반적으로 신경세포 내에는 세포내 Ca^(2+)의 축적을 조절하는 완충물질인 calcium binding protein이 존재하여, Ca^(2+) 농도를 적정 수준으로 유지할 뿐만 아니라, 단백질 합성 및 지방 합성 등과 연관 있는 endoplasmic reticulum(ER) 역시 세포질 내의 Ca^(2+) 농도에 매우 중요한 역할을 담당한다. Ca^(2+)-ATPase는 ER membrane에 위치한 ion transporter로 세포질 내의 Ca^(2+)를 ATP 의존성으로 ER내로 운반하여 Ca^(2+)에 의한 신경세포손상을 예방할 것으로 추측되고 있다. 그러나, 뇌허혈에 의한 신경세포손상 기전을 규명하기 위한 기 존의 연구는 주로 Cacium binding protein을 대상으로 할 뿐 아직 Ca^(2+)-ATPase의 역할에 대한 직접적인 연구보고는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 초기 calcium 유입에 매우 중요한 역할을 한다고 알려져 있는 NMDA receptor와 세포질내 calcium 농도를 줄이는 Ca^(2+)-ATPase, 그리고 GABA와 직접적인 관련이 있는 Na^(+)-K^(+)-CI^(-)cotranspoter(NKCC1)의 경시적인 변화에 대한 연구를 실시하였다. NMDA receptor, C^(2+)-ATPase, NKCC1 모두 가수술군에서는 그 면역반응을 거의 관잘할 수 없었다. 한편 허혈-재관류 30 분 후에는 NMDA receptor 발현이 급격하게 증가하는 것을 관찰할 수 있었는데, 이러한 것으로 미루어 보아 뇌허혈 유발 30분에 세포내 calcium 유입이 급격하게 증가하는 것으로 생각된다. 한편 뇌허혈 3시간 후에는 NMDA receptor의 발현은 감소하는 반면에 Ca^(2+)-ATPase의 발현이 CA1 영역에서 그 발현이 현저하게 증가되었다. 그러나 허혈-재관류 12시간 후에는 NMDA receptor 및 Ca^(2+)-ATPase에 반응을 보인 세포가 거의 관찰되지 않았다. 뇌허혈 유발 24시간 후에는 NKCC1 면 역 반응이 증가하였으며 이를 미루어 생각해 볼 때 이 시간대에 GABA 발현의 증가가 생각된다. 이렇게 증가된 GABA의 발현은 결국 세포내 hyperpolarization을 유도하며 결국 세포의 depolarization을 위해 더 많은 양이온의 유입이 나타나며 또한 calcium 유입도 증가한다. 이러한 결과로 미루어 보아 Ca^(2+)-ATPase의 억제와 NKCC1의 증가로 인한 세포질 내 과도한 calcium 완충작용조절 억제는 지연성신경세포사를 유발 시키는 중요한 인자로 생각된다.
The present study demonstrates that the chronological alterations of NR1, NR2A/B, Ca^(2+)-ATPase and NKCCI immunoreactivity after ischemic insult. In early stage after ischemic insult, e.g. thirteen minutes after ischemic insult, we have observed the enhanced expression of NR1. Thereafter, its immun...
The present study demonstrates that the chronological alterations of NR1, NR2A/B, Ca^(2+)-ATPase and NKCCI immunoreactivity after ischemic insult. In early stage after ischemic insult, e.g. thirteen minutes after ischemic insult, we have observed the enhanced expression of NR1. Thereafter, its immunoreactivity started to decrease. In contrast to NRs, Ca^(2+)-ATPase immunoreactivity increased 3h after ischemic insult. These results suggest that the increased calcium levels via the NMDA receptor expression started to decrease in this time points. One day after ischemia, NKCCI immunoreactivity in the CA1 and the hilar neurons increased significantly, although in the CA2-3 and the granule cell layer NKCCI immunoreactivities had recovered to the sham level. At this time point, the nuclear chromatin of the pyramidal cells in the CA1 regions appeared clumped, and this phenomenon indicated irreversible ischemic damage in the perikarya. Therefore, the disappearance of NKCCI immunoreactivity in the CA1 may demonstrate irreversible ischemic damage. In conclusion, we provided time course alteration of intracellular calcium levels in the CA1 area after ischemic insult and the adequate time for use the calcium blocker for decreasing the ischemic neuronal death.
The present study demonstrates that the chronological alterations of NR1, NR2A/B, Ca^(2+)-ATPase and NKCCI immunoreactivity after ischemic insult. In early stage after ischemic insult, e.g. thirteen minutes after ischemic insult, we have observed the enhanced expression of NR1. Thereafter, its immunoreactivity started to decrease. In contrast to NRs, Ca^(2+)-ATPase immunoreactivity increased 3h after ischemic insult. These results suggest that the increased calcium levels via the NMDA receptor expression started to decrease in this time points. One day after ischemia, NKCCI immunoreactivity in the CA1 and the hilar neurons increased significantly, although in the CA2-3 and the granule cell layer NKCCI immunoreactivities had recovered to the sham level. At this time point, the nuclear chromatin of the pyramidal cells in the CA1 regions appeared clumped, and this phenomenon indicated irreversible ischemic damage in the perikarya. Therefore, the disappearance of NKCCI immunoreactivity in the CA1 may demonstrate irreversible ischemic damage. In conclusion, we provided time course alteration of intracellular calcium levels in the CA1 area after ischemic insult and the adequate time for use the calcium blocker for decreasing the ischemic neuronal death.
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