저주파소음(low frequency noise; LFN)은 인체의 다양한 기관과 정신적 상태에 영향을 미치며, 진동음향질환(vibroacoustic disease; VAD)같은 질병들을 야기 시킨다 이전의 연구에서는 인간 또는 설치류에서 VAD는 우울증 또는 불안장애와 같은 만성적인 정신 건강에 위험을 미친다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 LFN이 스트레스의 신경생리적 반응에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 이를 위하여, LFN에 노출된 흰쥐에서 스트레스 반응에 중요한 역할을 하는 paraventricular nucleus of the hypothalamus(PVN)에서 초기발현유전자인 c-fos 양성세포 발현, locus coeruleus(LC)에서 NE 생성 효소인 tyrosine hydroxylase(TH) 양성세포 발현과 스트레스 호르몬의 농도를 측정하였다. LFN 집단은 각각 32.5Hz 와 125Hz를 하루에 4시간씩 이틀 동안 소음에 노출 하였으며, 정상집단은 소음에 노출되지 않도록 하였다. 저주파소음에 노출 후 집단 간 혈액내 코르티코스테론 분석과, 면역 조직염색법을 이용하여 스트레스에 반응하는 PVN에서 c-fos발현과, LC에서 TH를 분석한 결과, PVN에서는 c-fos 의 발현과 LC에서 TH의 발현이 증가됨을 관찰할 수 있었으며, 그리고 혈중 코르티코스테론의 농도 또한 LFN 집단에서 높게 발현됨을 확인 하였다. 그리고 32.5Hz보다 125Hz의 소음에서 면역염색반응과 코르티코스테론의 결과가 다소 높게 나타남을 알 수 있었다. 이러한 결과는 저주파소음에 의해 스트레스와 연관된 뇌의 부위에서 c-Fos와 TH의 발현이 증가됨을 증명하고 있다. 따라서 저주파소음은 일반적인 스트레스에 의한 반응과 비슷한 신경적 특징들을 보여주고 있다. 그리고 저주파소음에 의한 중추, 말초신경계의 활성화는 아마도 진동음향질환과 같은 행동장애 질병과 관련이 있을 것임을 시사한다.
저주파소음(low frequency noise; LFN)은 인체의 다양한 기관과 정신적 상태에 영향을 미치며, 진동음향질환(vibroacoustic disease; VAD)같은 질병들을 야기 시킨다 이전의 연구에서는 인간 또는 설치류에서 VAD는 우울증 또는 불안장애와 같은 만성적인 정신 건강에 위험을 미친다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 LFN이 스트레스의 신경생리적 반응에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 이를 위하여, LFN에 노출된 흰쥐에서 스트레스 반응에 중요한 역할을 하는 paraventricular nucleus of the hypothalamus(PVN)에서 초기발현유전자인 c-fos 양성세포 발현, locus coeruleus(LC)에서 NE 생성 효소인 tyrosine hydroxylase(TH) 양성세포 발현과 스트레스 호르몬의 농도를 측정하였다. LFN 집단은 각각 32.5Hz 와 125Hz를 하루에 4시간씩 이틀 동안 소음에 노출 하였으며, 정상집단은 소음에 노출되지 않도록 하였다. 저주파소음에 노출 후 집단 간 혈액내 코르티코스테론 분석과, 면역 조직염색법을 이용하여 스트레스에 반응하는 PVN에서 c-fos발현과, LC에서 TH를 분석한 결과, PVN에서는 c-fos 의 발현과 LC에서 TH의 발현이 증가됨을 관찰할 수 있었으며, 그리고 혈중 코르티코스테론의 농도 또한 LFN 집단에서 높게 발현됨을 확인 하였다. 그리고 32.5Hz보다 125Hz의 소음에서 면역염색반응과 코르티코스테론의 결과가 다소 높게 나타남을 알 수 있었다. 이러한 결과는 저주파소음에 의해 스트레스와 연관된 뇌의 부위에서 c-Fos와 TH의 발현이 증가됨을 증명하고 있다. 따라서 저주파소음은 일반적인 스트레스에 의한 반응과 비슷한 신경적 특징들을 보여주고 있다. 그리고 저주파소음에 의한 중추, 말초신경계의 활성화는 아마도 진동음향질환과 같은 행동장애 질병과 관련이 있을 것임을 시사한다.
Exposure to low frequency noise(LFN) can lead to vibroacoustic diseases(VADs), which include a systemic disease with lesions in a broad spectrum of organs and a psychiatric condition. It is known that VAD is an established risk factor for the development of many psychological conditions in humans an...
Exposure to low frequency noise(LFN) can lead to vibroacoustic diseases(VADs), which include a systemic disease with lesions in a broad spectrum of organs and a psychiatric condition. It is known that VAD is an established risk factor for the development of many psychological conditions in humans and rodents, including major depression and anxiety disorder. The present study investigated the effects of LFN on neuronal stress responses in the rat brain. The neuronal expression of the proto-oncogene c-fos in the paraventricular nucleus(PVN) of the hypothalamus and tyrosine hydroxylase(TH) in the LC was observed. The immunocytochemical detection of the Fos protein and TH has been used as a marker of neuronal activation in response to stress. In addition, corticosterone concentration was evaluated by using an enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA). The LFN groups were exposed to 32.5Hz and 125Hz of noise(4hr/day for 2days). The numbers of c-fos and TH-immunoreactive cells in the PVN and LC were significantly increased in the LFN groups(32.5Hz and 125Hz) compared to the normal group. Corticosterone concentration in plasma was also increased in LFN groups. The present results demonstrated that exposure with LFN produced a pronounced increase in expression of c-Fos and TH in stress-relevant brain areas. These results suggest that the neural characteristics involved in LFN are similar to those activated by typical processive stressors. These results also suggest that the central and peripheral activations by LFN may be related to LFN-related negative behavioral dysfunctions such as VADs.
Exposure to low frequency noise(LFN) can lead to vibroacoustic diseases(VADs), which include a systemic disease with lesions in a broad spectrum of organs and a psychiatric condition. It is known that VAD is an established risk factor for the development of many psychological conditions in humans and rodents, including major depression and anxiety disorder. The present study investigated the effects of LFN on neuronal stress responses in the rat brain. The neuronal expression of the proto-oncogene c-fos in the paraventricular nucleus(PVN) of the hypothalamus and tyrosine hydroxylase(TH) in the LC was observed. The immunocytochemical detection of the Fos protein and TH has been used as a marker of neuronal activation in response to stress. In addition, corticosterone concentration was evaluated by using an enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA). The LFN groups were exposed to 32.5Hz and 125Hz of noise(4hr/day for 2days). The numbers of c-fos and TH-immunoreactive cells in the PVN and LC were significantly increased in the LFN groups(32.5Hz and 125Hz) compared to the normal group. Corticosterone concentration in plasma was also increased in LFN groups. The present results demonstrated that exposure with LFN produced a pronounced increase in expression of c-Fos and TH in stress-relevant brain areas. These results suggest that the neural characteristics involved in LFN are similar to those activated by typical processive stressors. These results also suggest that the central and peripheral activations by LFN may be related to LFN-related negative behavioral dysfunctions such as VADs.
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문제 정의
특히 스트레스에 의한 우울, 불안과 같은 정신적 질환은 현대 사회에서 다양한 소음에 영향을 받으며 살아가는 현대인들의 정신건강과 밀접한 관련이 있음을 시사한다. 따라서 본 연구는 저주파소음이 미치는 스트레스 반응에 대한 지표를 객관화하고자' 저주파 소음 범위 내에서 32.5Hz와 125Hz의 저주파소음에 노출 시 각각의 저주파 범위 내에서 진동에 의한 스트레스의 차이와 저주파에 의해 미치는 신경생리적 영향과 호르몬적 영향을 규명하고자 하였다.
이 결과 우울, 불안, 면역저하, 심장질환, 호흡질환 등과 같은 진동 음향 질환과 같은 질병을야기 시키고, 그로 인하여 현대 사회에서는 저주파소음에 대한 관심이 증가 되고 있다. 본 연구는 저주파발생장치를 이용하여 저주파소음에 노출된 동물 모델을 만들고 그에 따른 스트레스 반응에 대한 생리학적 변화를 확인하고자 본 실험을 수행하였다.
제안 방법
면역조직 염색을 시행하였다. c-fos와 TH의 일차항체 IgG로 각각 ]차 처리, 이차항체(anti-rabbit IgG, anti-mouse IgG)로 2차 처리 후 avidin biotin complex로 배양 한 다음 DAB(3, 3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride dihydrate, 97%)을 이용하여 발색후 세포의 발현을 현미경으로 확인하였다.
그 후 corticosteroneconjugate 5㎕와 p-nitrophenyl phosphate-substrate200㎕를 넣고 1시간 동안 반응 시켜준 다음, 마지막으로 stop solution 50㎕를 넣고 405nmS. microplatereader를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
하였다. 그리고 좌심실에 18게이지 바늘을 이용하여 생리식염수를 20ml/min로 관류하여 혈액을 모두 제거한 후 4% 파라포름알데하이드로 관류고정 시켰다.
먼저, 저주파발생장치를 이용하여 32.5Hz, 125Hz 의 저주파를 하루에 4시간씩 이틀 동안 노출 시킨 두 집단을 만들었으며, 스트레스 호르몬인 코르티코스테론 농도를 통하여 스트레스 반응을 살펴보았다. 코르티코스테론은 스트레스에 반응하는 호르몬으로서 부신피질에서 분비되며 스트레스반응에 대한 객관적인 척도로 많이 이용된다.
백서는 방음 처리된 방에 설치된 저주파 소음장치를 통해 각각 32.5Hz, 125Hz로 하루에 4시간씩 이틀 동안 저주파소음에 노출 되도록 하였다.
스트레스 노출 시 뇌내 주요스트레스의 호르몬이라 알려진 노르에피네프린 (NE) 을 LC에서 합성하여 PVN으로 방출하는데, TH는 NE 신경세포의 활성 지표로 이용되면 스트레스 유발시 증가된다고 보고되어 왔다⑺. 본 연구에서는 저주파소음에 노출된 두 집단(32.5Hz, 125Hz)과 정상집단의 LC에서 TH 면역반응 정도를 확인하였다. 그 결과 TH 세포의 발현은 정상집단 보다 저주파소음에 노출된 두 집단에서 높은 증가를 확인할 수 있었다.
저주파소음 노출 두 집단(32.5Hz, 125Hz)과 정상집단의 뇌 내 PVN에서 c-fos의 발현 정도를 면역조직염색법을 이용하여 관찰하였다(Figure 2). 사진에서 정상집단 (A)보다 저주파소음노출 집단 32.
저주파소음에 노출 시킨 두 집단(32.5Hz, 125Hz) 과정상 집단 간의 스트레스 호르몬인 코르티코스테론 농도를 혈액에서 채취해 검정하였다. 그 결과 정상 집단 보다 저주파소음에 노출된 두 집단이 코르티코스테론 농도가 유의하게 증가됨이 관찰되었다(F(2, 8)=21.
저주파소음에 노출 시킨 후 곧바로 phentobarbital sodium(80㎎/㎏)을 복강 주사하여 마취를 하였다. 그리고 좌심실에 18게이지 바늘을 이용하여 생리식염수를 20ml/min로 관류하여 혈액을 모두 제거한 후 4% 파라포름알데하이드로 관류고정 시켰다.
, Ann Arbor, Michigan, USA) kit를 이용하여 측정하였다.저주파소음에 이틀 동안 노출한 직후 심장에서 혈액을 채취하였으며, 이것을 lOOOxg에서 30분 동안 원심분리를 하여 혈장을 분리하였다. 얻어진 혈장은 well에 각각 100㎕씩 옮겨 담고 항체 50㎕를 넣어준후 2시간 동안 반응 시켰다.
절편된 조직은 PVN과 LC 부위에서 각각 c-fos와 TH 면역조직 염색을 시행하였다. c-fos와 TH의 일차항체 IgG로 각각 ]차 처리, 이차항체(anti-rabbit IgG, anti-mouse IgG)로 2차 처리 후 avidin biotin complex로 배양 한 다음 DAB(3, 3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride dihydrate, 97%)을 이용하여 발색후 세포의 발현을 현미경으로 확인하였다.
코르티코스테론 농도는 혈장에서 EUSA(enzyme-linkedimmunosorbent assay; Assay designs Inc., Ann Arbor, Michigan, USA) kit를 이용하여 측정하였다.저주파소음에 이틀 동안 노출한 직후 심장에서 혈액을 채취하였으며, 이것을 lOOOxg에서 30분 동안 원심분리를 하여 혈장을 분리하였다.
대상 데이터
웅성 백서(Wister rat, 270~300g)는 각 집단 실험에8마리씩 사용하였다. 모든 동물들은 표준 실험실 상황(22±2℃)에 유지시켰으며, 12시간씩 밝음과 어둠을 순환시켰다.
데이터처리
Lower : The number of c-fos cells in the PVN region. The results were analyzed by one-way ANOVA of cells among the groups followed by the Turkey test(one-way ANOVA, F(2, 28)=19.51, p<0.05). Each value represents the mean±S.
Lower : The number of TH cells in the LC region. The results were analyzed by one-way ANOVA of cells among the getups Allowed by the Turkey test(one-way ANOVA, F(2, 32)=4.030, p<0.05). Each value represents the mean士S.
결과는 one-way ANOVA를 이용하여 분석하였고, Tukey 검증을 이용하여 post-hoc 비교하였다.
성능/효과
LC에서 TH의 발현을 정상집단과 저주파소음에 노출된 두 집단(32.5Hz, 125Hz) 간의 발현을 비교한 결과, 정상집단 보다 저주파소음에 노출된 집단에서 TH 세포의 발현이 증가됨을 면역조직염색을 통해 알 수 있었다(F(2, 32) =4.030, p<0.05). 그리고 LC 부위에서 TH 발현 세포의 발현을 집계해 본 결과 정상 집단과 저주파소음노출집단간의 발현차이는 정상 집단은 7.
5Hz, 125Hz)과 정상집단의 LC에서 TH 면역반응 정도를 확인하였다. 그 결과 TH 세포의 발현은 정상집단 보다 저주파소음에 노출된 두 집단에서 높은 증가를 확인할 수 있었다. 따라서 저주파소음에 노출되면 스트레스관련 신경세포들을 활성화시켜 스트레스 반응을 유발시킴을 확인하였다.
5Hz, 125Hz) 과정상 집단 간의 스트레스 호르몬인 코르티코스테론 농도를 혈액에서 채취해 검정하였다. 그 결과 정상 집단 보다 저주파소음에 노출된 두 집단이 코르티코스테론 농도가 유의하게 증가됨이 관찰되었다(F(2, 8)=21.201, p<0.01). 정상 집단의 경우 46.
05). 그리고 LC 부위에서 TH 발현 세포의 발현을 집계해 본 결과 정상 집단과 저주파소음노출집단간의 발현차이는 정상 집단은 7.9±0.7, 32.5Hz는 10.7±1.4(p<0.05) 그리고 125Hz 12.9±0.8(P<0.05) 개가 나타났다(Figure 3).
001). 그리고발현된 세포를 집계해본 결과 정상집단의 경우 72.9 ±10.5 개 그리고 저주파노출 집단의 경우32.5Hz, 125Hz 각각 100.2±7.1(P<0.01), 157.4±10.6(p<0.05) 개로 저주파노출 집단이 c-fos의 발현이 유의하게 증가됨이 관찰되었다(Figure 2).
그 결과 TH 세포의 발현은 정상집단 보다 저주파소음에 노출된 두 집단에서 높은 증가를 확인할 수 있었다. 따라서 저주파소음에 노출되면 스트레스관련 신경세포들을 활성화시켜 스트레스 반응을 유발시킴을 확인하였다.
따라서, 본 연구에서는 저주파소음으로 인한 스트레스 발생을 확인할 수 있었으며, 일상생활에 발생하는 저주파소음에 의한 진동음향 질병이 스트레스에 의해 발생될 수 있음을 시사한다.
그러나 저주파소음의 경우 가청 주파 범위는 아니지만 진동으로 인한 스트레스유발 인자로서 인체의 건강에 중요한 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 진행된 저주파소음 노출 집단에서는 이전의 스트레스와 관련된 연구에서 보고되었던 다양한 생리학적 징후를 확인할 수 있었다.
5Hz, 125Hz)과 정상집단의 뇌 내 PVN에서 c-fos의 발현 정도를 면역조직염색법을 이용하여 관찰하였다(Figure 2). 사진에서 정상집단 (A)보다 저주파소음노출 집단 32.5Hz (B), 125Hz (C)에서 c-fos 발현 정도가 높게 나타남을 확인할 수 있었다(F(2, 28) = 19.510 , p<0.001). 그리고발현된 세포를 집계해본 결과 정상집단의 경우 72.
이전의 연구에서는 스트레스 발생 시 혈장 내에서 증가됨이 보고되어 왔다{顶. 심장에서 혈액을 채취 후 ELISA kit를 사용하여 혈액 내 코르티코스테론 농도를 측정한 결과 정상 집단보다 저주파소음에 노출된 두 집단의 혈액 내 코르티코스테론 농도가 유의하게 증가됨이 확인 되었으며, 그로 인하여 저주파소음이 스트레스에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.
이 결과 LC에서의 TH의 발현은 저주파노출 집단이 정상집단보다 세포 발현이 유의하게 증가됨을 관찰할 수 있었다.
5Hz, 125Hz)의 발현이 현저하게 증가됨을 확인할 수 있었다. 즉, 저주파소음에 의하여 스트레스에 반응하는 PVN에서c-fos의 발현이 증가됨을 보아 저주파소음에 의하여 스트레스에 반응하는 PVK이 활성화됨을 알수 있었다.
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