[논문]신경아교세포의 정상 기능과 정신장애에서 나타나는 신경아교세포 이상에 대한 고찰

이경민

신경아교세포의 정상 기능과 정신장애에서 나타나는 신경아교세포 이상에 대한 고찰
Neuroglial Cells : An Overview of Their Physiological Roles and Abnormalities in Mental Disorders 원문보기

생물정신의학 = Korean journal of biological psychiatry, v.22 no.2, 2015년, pp.29 - 33

Abstract ▼ AI-Helper

The brain maintains homeostasis and normal microenvironment through dynamic interactions of neurons and neuroglial cells to perform the proper information processing and normal cognitive functions. Recent post-mortem investigations and animal model studies demonstrated that the various brain areas such as cerebral cortex, hippocampus and amygdala have abnormalities in neuroglial numbers and functions in subjects with mental illnesses including schizophrenia, dementia and mood disorders like major depression and bipolar disorder. These findings highlight the putative role and involvement of neuroglial cells in mental disorders. Herein I discuss the physiological roles of neuroglial cells such as astrocytes, oligodendrocytes, and microglia in maintaining normal brain functions and their abnormalities in relation to mental disorders. Finally, all these findings could serve as a useful starting point for potential therapeutic concept and drug development to cure unnatural behaviors and abnormal cognitive functions observed in mental disorders.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 종설에서는 뇌에서 관찰되는 주요 신경아교세포의 종류와 정상 기능에 대해 먼저 논하고 주요 정신장애에서 나타난 신경아교세포의 비정상적인 발현 및 기능을 밝힌 연구 내용을 중심으로 주요 정신장애와 신경아교세포의 연관성에 대해 알아보고자 한다.

가설 설정

활성화된 별아교세포에서 분비되는 GABA는 알츠하이머 병(Alzheimer’s disease)에서 기억력 저하를 촉진할 수 있고,³²⁾ 알츠하이머 병의 대표적인 특징 중 하나인 뇌 대사 저하(hypometabolism) 또한 별아교세포 내 포도당 대사 혹은 glutamate 대사의 이상에서 기인하는 것으로써 이것은 기억력 저하와 스트레스에 대한 저항성을 떨어뜨리는 기전으로 설명될 수 있다.⁵¹⁾ 아밀로이드 베타(amyloid beta)에 의한 희소돌기아교세포와 수초의 손상은 결국 신경세포 사멸을 유도하여 알츠하이머 병에서 인지기능 저하를 유도할 수 있다.⁵²⁾ 또한, 대뇌피질 내 미세아교세포의 비정상적인 수적 증가 및 활성화에 의한 염증반응은 아밀로이드 베타의 발현을 증가시키고 신경세포 내 포도당 대사를 감소시켜 알츠하이머 병의 인지기능 장애를 일으킬 수 있음이 밝혀졌다.

성능/효과

형태학적인 면에서 신경아교세포에는 신경세포처럼 세포체에서 뻗어 나온 많은 돌기들이 있지만 신경세포처럼 축삭(axon)이나 수상돌기(dendrites)의 구분은 없고 그 기능도 다르다.²⁾ 그리고 신경세포는 발생과정이 끝난 성체에서 특정 뇌 영역을 제외하고는 유사분열(mitosis)을 통한 증식 능력이 없는 반면 신경아교세포는 적절한 환경에서 유사분열을 통해 증식할 수 있다.⁷⁾
지금까지 살펴본 바대로 신경아교세포는 뇌의 항상성 유지 혹은 신경세포를 보조하는 부수적인 존재가 아니라 신경세포 혹은 다른 종류의 신경아교세포와 서로 밀접하게 상호작용하면서 정상적인 행동 및 인지기능을 유지하는 데 중요한 역할을 담당하고 있음을 알 수 있다. 또한 정신장애 환자의 사후뇌조직과 동물 모델 연구를 통해 신경아교세포의 수적, 구조적, 혹은 기능적 이상이 정신장애와 관련되어 있음을 확인하였다. 그러나, 신경아교세포의 기능과 정신장애의 증상 유발이 어떤 기전으로 서로 관련되어 있는지에 대해서는 좀 더 많은 연구가 필요한 실정이다.
이와 더불어 동물의 대뇌피질에서 별아교세포를 특이적으로 감소시킨 결과 우울증상이 나타남⁴³⁾을 확인함으로써 별아교세포의 수적 감소 자체가 우울증상과 깊은 연관이 있음을 알 수 있었다. 조현병과 달리 우울증 환자의 백질에서는 희소돌기아교세포에 의한 수초화가 정상에 비해 크게 증가되어 있었고,⁴⁴⁾ 전전두피질(prefrontal cortex)에서는 미세아교세포의 양적 증가도 관찰되었다.^45-47) 또한, 전전두피질에서 증가된 사이토카인 interleukin-1 beta(IL-1β)가 우울증을 유발하는 기전⁴⁸⁾에서 미세아교세포의 nucleotide binding and oligomerization domain-like receptor family pyrin domain-containing 3(NLRP3) inflammasome 활성화가 직접적인 매개체로 작용할 수 있음이 우울증 동물 모델을 통해 밝혀짐⁴⁹⁾으로써 미세아교세포의 중요성이 부각되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	신경아교세포란 무엇인가?	신경계를 구성하는 세포들 중 신경세포가 아닌 비신경세포들을 총칭하여 신경아교세포라 한다. 신경아교세포 대부분은 신경세포와 마찬가지로 신경상피세포(neuroepithelialcell)에서 발생하기 때문에 구조적 혹은 분자적인 특성면에서 신경세포와 닮은 점도 있으나,6) 여러 가지 면에서 상당히 다른 특성을 가진다.
	최근 10여년이 신경아교세포 연구에서 혁명적인 시기라고 할 수 있는 이유는 무엇인가?	이런 맥락에서 볼 때, 최근 10여 년은 신경아교세포 연구에 있어 과히 혁명적인 시기라고 할 수 있다. 지금 우리는 별아교세포(astrocyte)가 뇌 신경세포들 간의 간격을 채워주고 이어주는 풀(glue)로서 기능한다2)는 Camillo Golgi의 주장에서 벗어나 신경세포의 기능을 직·간접적으로 지지하고 공유한다3)는 사실을 알고 있고, 수초(myelin sheath)를형성하는 희소돌기아교세포(oligodendrocyte)와 뇌에서 면역기능을 담당하는 미세아교세포(microglia) 또한 뇌의 정상기능 유지에 중요하다는 사실을 알고 있다.4)5) 이와 더불어 최근에는 신경아교세포와 주요 정신장애(mental disorders)와의 연관성, 즉 비정상적인 신경아교세포의 발현과 기능이 주요 정신장애의 발병과 증상 유발에 어떤 역할을 하는지에 대한 의문이 크게 주목을 받고 있다.
	중추신경계에서 관찰되는 신경아교세포는 어떻게 나뉘는가?	중추신경계에서 관찰되는 신경아교세포는 크게 세 가지로 나뉜다 : 별아교세포(astrocyte), 희소돌기아교세포(oligodendrocyte), 그리고 미세아교세포(microglia). 아래에서는 최근까지 밝혀진 각 신경아교세포의 고유 기능에 대해 설명하고자 한다.

참고문헌 (53)

Bogerts B, Hantsch J, Herzer M. A morphometric study of the dopamine-containing cell groups in the mesencephalon of normals, Parkinson patients, and schizophrenics. Biol Psychiatry 1983;18:951-969.

상세보기
Purves D. Neuroscience. 4th ed. Sunderland: Sinauer Associates, Inc.;2008. p.9-10.
Oberheim NA, Goldman SA, Nedergaard M. Heterogeneity of astrocytic form and function. Methods Mol Biol 2012;814:23-45.

상세보기
Beumer W, Gibney SM, Drexhage RC, Pont-Lezica L, Doorduin J, Klein HC, et al. The immune theory of psychiatric diseases: a key role for activated microglia and circulating monocytes. J Leukoc Biol 2012;92:959-975.

상세보기
Haroutunian V, Katsel P, Roussos P, Davis KL, Altshuler LL, Bartzokis G. Myelination, oligodendrocytes, and serious mental illness. Glia 2014;62:1856-1877.

상세보기
Kandel ER. Principles of Neural Science. 5th ed. New York: Mc-Graw-Hill Professional;2012. p.71.
Stevenson JA, Yoon MG. Mitosis of radial glial cells in the optic tectum of adult goldfish. J Neurosci 1981;1:862-875.

상세보기
Peters A, Palay SL, Webster HD. The Fine Structure of the Nervous System. New York: Oxford University Press;1991.
Laming PR, Kimelberg H, Robinson S, Salm A, Hawrylak N, Muller C, et al. Neuronal-glial interactions and behaviour. Neurosci Biobehav Rev 2000;24:295-340.

상세보기
Hamilton NB, Attwell D. Do astrocytes really exocytose neurotransmitters? Nat Rev Neurosci 2010;11:227-238.

상세보기
Zorec R, Araque A, Carmignoto G, Haydon PG, Verkhratsky A, Parpura V. Astroglial excitability and gliotransmission: an appraisal of Ca2+ as a signalling route. ASN Neuro 2012;4. pii: e00080. doi:10.1042/AN20110061.

상세보기
Lee M, Schwab C, McGeer PL. Astrocytes are GABAergic cells that modulate microglial activity. Glia 2011;59:152-165.

상세보기
Volterra A, Meldolesi J. Astrocytes, from brain glue to communication elements: the revolution continues. Nat Rev Neurosci 2005;6: 626-640.

상세보기
Araque A, Carmignoto G, Haydon PG, Oliet SH, Robitaille R, Volterra A. Gliotransmitters travel in time and space. Neuron 2014;81: 728-739.

상세보기
Wang KC, Koprivica V, Kim JA, Sivasankaran R, Guo Y, Neve RL, et al. Oligodendrocyte-myelin glycoprotein is a Nogo receptor ligand that inhibits neurite outgrowth. Nature 2002;417:941-944.

상세보기
Chen MS, Huber AB, van der Haar ME, Frank M, Schnell L, Spillmann AA, et al. Nogo-A is a myelin-associated neurite outgrowth inhibitor and an antigen for monoclonal antibody IN-1. Nature 2000; 403:434-439.

상세보기
Prinjha R, Moore SE, Vinson M, Blake S, Morrow R, Christie G, et al. Inhibitor of neurite outgrowth in humans. Nature 2000;403:383-384.

상세보기
Raiker SJ, Lee H, Baldwin KT, Duan Y, Shrager P, Giger RJ. Oligodendrocyte-myelin glycoprotein and Nogo negatively regulate activity-dependent synaptic plasticity. J Neurosci 2010;30:12432-12445.

상세보기
Steiner J, Bogerts B, Sarnyai Z, Walter M, Gos T, Bernstein HG, et al. Bridging the gap between the immune and glutamate hypotheses of schizophrenia and major depression: Potential role of glial NMDA receptor modulators and impaired blood-brain barrier integrity. World J Biol Psychiatry 2012;13:482-492.

상세보기
Wakselman S, Bechade C, Roumier A, Bernard D, Triller A, Bessis A. Developmental neuronal death in hippocampus requires the microglial CD11b integrin and DAP12 immunoreceptor. J Neurosci 2008;28:8138-8143.

상세보기
Dalmau I, Finsen B, Tonder N, Zimmer J, Gonzalez B, Castellano B. Development of microglia in the prenatal rat hippocampus. J Comp Neurol 1997;377:70-84.

상세보기
Morgan SC, Taylor DL, Pocock JM. Microglia release activators of neuronal proliferation mediated by activation of mitogen-activated protein kinase, phosphatidylinositol-3-kinase/Akt and delta-Notch signalling cascades. J Neurochem 2004;90:89-101.

상세보기
Sierra A, Encinas JM, Deudero JJ, Chancey JH, Enikolopov G, Overstreet-Wadiche LS, et al. Microglia shape adult hippocampal neurogenesis through apoptosis-coupled phagocytosis. Cell Stem Cell 2010;7:483-495.

상세보기
Kreutzberg GW. Microglia: a sensor for pathological events in the CNS. Trends Neurosci 1996;19:312-318.

상세보기
Kirkham M, Berg DA, Simon A. Microglia activation during neuroregeneration in the adult vertebrate brain. Neurosci Lett 2011; 497:11-16.

상세보기
Welberg L. Synaptic plasticity: a synaptic role for microglia. Nat Rev Neurosci 2014;15:69.
Ongur D, Drevets WC, Price JL. Glial reduction in the subgenual prefrontal cortex in mood disorders. Proc Natl Acad Sci U S A 1998; 95:13290-13295.

상세보기
Uranova NA, Vostrikov VM, Orlovskaya DD, Rachmanova VI. Oligodendroglial density in the prefrontal cortex in schizophrenia and mood disorders: a study from the Stanley Neuropathology Consortium. Schizophr Res 2004;67:269-275.

상세보기
Jones CA, Watson DJ, Fone KC. Animal models of schizophrenia. Br J Pharmacol 2011;164:1162-1194.

상세보기
Malki K, Pain O, Tosto MG, Du Rietz E, Carboni L, Schalkwyk LC. Identification of genes and gene pathways associated with major depressive disorder by integrative brain analysis of rat and human prefrontal cortex transcriptomes. Transl Psychiatry 2015;5:e519.

상세보기
Gotz J, Ittner LM. Animal models of Alzheimer's disease and frontotemporal dementia. Nat Rev Neurosci 2008;9:532-544.

상세보기
Jo S, Yarishkin O, Hwang YJ, Chun YE, Park M, Woo DH, et al. GABA from reactive astrocytes impairs memory in mouse models of Alzheimer's disease. Nat Med 2014;20:886-896.

상세보기
Pantazopoulos H, Woo TU, Lim MP, Lange N, Berretta S. Extracellular matrix-glial abnormalities in the amygdala and entorhinal cortex of subjects diagnosed with schizophrenia. Arch Gen Psychiatry 2010;67:155-166.

상세보기
Haybaeck J, Postruznik M, Miller CL, Dulay JR, Llenos IC, Weis S. Increased expression of retinoic acid-induced gene 1 in the dorsolateral prefrontal cortex in schizophrenia, bipolar disorder, and major depression. Neuropsychiatr Dis Treat 2015;11:279-289.

상세보기
Tkachev D, Mimmack ML, Ryan MM, Wayland M, Freeman T, Jones PB, et al. Oligodendrocyte dysfunction in schizophrenia and bipolar disorder. Lancet 2003;362:798-805.

상세보기
Vostrikov V, Uranova N. Age-related increase in the number of oligodendrocytes is dysregulated in schizophrenia and mood disorders. Schizophr Res Treatment 2011;2011:174689.
Miyata S, Hattori T, Shimizu S, Ito A, Tohyama M. Disturbance of oligodendrocyte function plays a key role in the pathogenesis of schizophrenia and major depressive disorder. Biomed Res Int 2015; 2015:492367.
van Berckel BN, Bossong MG, Boellaard R, Kloet R, Schuitemaker A, Caspers E, et al. Microglia activation in recent-onset schizophrenia: a quantitative (R)-[11C]PK11195 positron emission tomography study. Biol Psychiatry 2008;64:820-822.

상세보기
Mizoguchi Y, Kato TA, Horikawa H, Monji A. Microglial intracellular Ca(2+) signaling as a target of antipsychotic actions for the treatment of schizophrenia. Front Cell Neurosci 2014;8:370.
Mattei D, Djodari-Irani A, Hadar R, Pelz A, de Cossio LF, Goetz T, et al. Minocycline rescues decrease in neurogenesis, increase in microglia cytokines and deficits in sensorimotor gating in an animal model of schizophrenia. Brain Behav Immun 2014;38:175-184.

상세보기
Gosselin RD, Gibney S, O'Malley D, Dinan TG, Cryan JF. Region specific decrease in glial fibrillary acidic protein immunoreactivity in the brain of a rat model of depression. Neuroscience 2009;159: 915-925.

상세보기
Altshuler LL, Abulseoud OA, Foland-Ross L, Bartzokis G, Chang S, Mintz J, et al. Amygdala astrocyte reduction in subjects with major depressive disorder but not bipolar disorder. Bipolar Disord 2010; 12:541-549.

상세보기
Banasr M, Duman RS. Glial loss in the prefrontal cortex is sufficient to induce depressive-like behaviors. Biol Psychiatry 2008;64: 863-870.

상세보기
Williams MR, Sharma P, Fung KL, Pearce RK, Hirsch SR, Maier M. Axonal myelin increase in the callosal genu in depression but not schizophrenia. Psychol Med 2015 Feb 25 [Epub]. http://dx.doi.org/10.1017/S0033291715000136.

상세보기
Frick LR, Williams K, Pittenger C. Microglial dysregulation in psychiatric disease. Clin Dev Immunol 2013;2013:608654.
Bayer TA, Buslei R, Havas L, Falkai P. Evidence for activation of microglia in patients with psychiatric illnesses. Neurosci Lett 1999; 271:126-128.

상세보기
Steiner J, Walter M, Gos T, Guillemin GJ, Bernstein HG, Sarnyai Z, et al. Severe depression is associated with increased microglial quinolinic acid in subregions of the anterior cingulate gyrus: evidence for an immune-modulated glutamatergic neurotransmission? J Neuroinflammation 2011;8:94.

상세보기
G？dek-Michalska A, Tadeusz J, Rachwalska P, Bugajski J. Cytokines, prostaglandins and nitric oxide in the regulation of stress-response systems. Pharmacol Rep 2013;65:1655-1662.

상세보기
Pan Y, Chen XY, Zhang QY, Kong LD. Microglial NLRP3 inflammasome activation mediates IL-1 ${\beta}$ -related inflammation in prefrontal cortex of depressive rats. Brain Behav Immun 2014;41:90-100.

상세보기
Watkins CC, Sawa A, Pomper MG. Glia and immune cell signaling in bipolar disorder: insights from neuropharmacology and molecular imaging to clinical application. Transl Psychiatry 2014;4:e350.

상세보기
Tarczyluk MA, Nagel DA, Rhein Parri H, Tse EH, Brown JE, Coleman MD, et al. Amyloid ${\beta}$ 1-42 induces hypometabolism in human stem cell-derived neuron and astrocyte networks. J Cereb Blood Flow Metab 2015 Apr 8 [Epub]. http://dx.doi.org/10.1038/jcbfm.2015.58.

상세보기
Desai MK, Mastrangelo MA, Ryan DA, Sudol KL, Narrow WC, Bowers WJ. Early oligodendrocyte/myelin pathology in Alzheimer's disease mice constitutes a novel therapeutic target. Am J Pathol 2010;177:1422-1435.

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Fan Z, Aman Y, Ahmed I, Chetelat G, Landeau B, Ray Chaudhuri K, et al. Influence of microglial activation on neuronal function in Alzheimer's and Parkinson's disease dementia. Alzheimers Dement 2014 Sep 16 [Epub]. http://dx.doi.org/10.1016/j.jalz.2014.06.016.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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