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후각신경세포의 손상 및 재생 연구모델의 융합연구
Animal Model for Regeneration of Olfactory Sensory Neurons 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.7 no.2, 2016년, pp.61 - 67  

정윤미 (충남대학교 생물과학과) ,  박종수 (충남대학교 생물과학과) ,  김철희 (충남대학교 생물과학과) ,  유관희 (충남대학교 생물과학과)

초록
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후각기관은 주변 환경의 다양한 화학물질을 감지하는 기관으로 생존, 종족번식에서 감정에 이르기까지 다양하고 중요한 역할을 하고 있다. 유전적, 환경적 등 다양한 요소에 의해 후각장애가 발생할 수 있으며, 일시적인 경우에는 약물치료 등으로 회복될 수 있지만, 신경세포에 문제가 생긴 영구적인 손상의 경우는 치료가 어렵다. 따라서, 신경세포의 사멸을 억제하거나 재생을 유도하는 치료제의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 후각신경세포 특이적으로 GFP 형광단백질을 발현하는 형질전환동물을 제작하여 생체 내 후각신경세포를 관찰하고자 하였다. 또한, 다양한 화학물질을 처리하여 후각신경세포 손상을 인위적으로 유도할 수 있는 방법을 고안하였고, 후각신경세포의 손상 및 재생 과정을 실시간으로 모니터링하였다. 본 연구를 통해 확립된 후각신경세포의 손상 및 재생 모니터링 시스템은 향후 후각신경세포 재생 메커니즘 연구 및 치료제 개발에 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The olfactory system is an important model for the study of neuronal degeneration and regeneration, including neuronal diseases. When the olfactory sensory neurons are damaged by nerve injury or are exposed to environmental factors, they degenerate and are replaced by regenerating neurons. To monito...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 후각신경세포에서만 특이적으로 나타나는 유전자 (olfactory marker protein, omp)의 발현조절 부위인 프로모터 [11]를 이용해 후각신경세포에서 GFP (Green Fluorescent Protein)를 발현하는 형질전환동물을 제작하여 생체 내에서 후각신경세포의 발생과 소멸을 실시간으로 모니터링하도록 하였다. 또한, 여러 가지 화학 물질을 사용하여 제브라피쉬의 후각신경세포를 일시적으로 손상시키고, 이에 따른 후각신경 손상 및 재생 과정을 분석할 수 있는 동물모델을 제시하고자 하였다.
  • 본 연구는 후각장애의 원인인 후각신경세포의 손상 및 재생에 관한 기초연구를 비롯하여, 치료제 개발를 위한 동물모델을 개발하고자 하였으며, 제브라피쉬와 GFP 형광단백질을 이용해 후각신경세포의 생성과 사멸을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템을 확립하였다.
  • 본 연구에서는 후각신경세포에서만 특이적으로 나타나는 유전자 (olfactory marker protein, omp)의 발현조절 부위인 프로모터 [11]를 이용해 후각신경세포에서 GFP (Green Fluorescent Protein)를 발현하는 형질전환동물을 제작하여 생체 내에서 후각신경세포의 발생과 소멸을 실시간으로 모니터링하도록 하였다. 또한, 여러 가지 화학 물질을 사용하여 제브라피쉬의 후각신경세포를 일시적으로 손상시키고, 이에 따른 후각신경 손상 및 재생 과정을 분석할 수 있는 동물모델을 제시하고자 하였다.
  • 후각신경세포 특이적 GFP 형질전환동물에서 후각신경 손상을 유도하기 위해 여러 가지 화학물질을 조사하였다. 대조군으로 증류수만을 사용하였고, 기존에 후각기관에서 신경세포 손상을 유발하는 것으로 이미 알려진 계면활성제인 Triton X-100 (0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
후각장애의 대부분의 원인은 무엇인가? 후각장애 (Olfactory dysfunction, Anosmia)는 후각신 경세포의 사멸, 뇌의 후각 담당 부위의 신경세포 사멸이 원인인 경우가 많으며, 알츠하이머병이나 파킨슨병과도 관련이 있다 [2]. 후각장애는 미각장애를 동반하는 경우가 많으며, 후각을 잃으면 맛을 제대로 구분하지 못하게 된다.
후각 기능검사를 통하여 자폐환자를 구분할 수 있는 이유는 무엇인가? 후각장애는 우울증에도 영향을 미치며 [3], 최근 자폐증과의 관련성에 대한 연구보고도 있다. 자폐환자는 촉각, 청각, 시각, 미각에 대한 자극에 지나치게 민감한 반응을 보이지만, 후각에 대해서는 반대로 둔감한 반응을 보인다. 이런 점을 이용한 후각 기능검사를 통해 자폐 환자를 80 %의 정확성으로 구분할 수 있다.
인간이 냄새를 맡을 때 어떠한 경로를 거쳐 인지하게 되는가? 보고 (시각), 듣고 (청각), 감촉하고 (촉각), 맛보고 (미각), 냄새 맡는 (후각) 오감 (5 senses)을 통해 생명을 영위하고 또한 상한 음식 물이나 포식자의 위협 등의 위험요소를 감지하여 피할수 있다. 냄새의 성분인 화학물질은 코의 안쪽에 존재하는 후각신경세포에 의해 인지되어 냄새의 정보가 신경신호전달을 통해서 후각의 1 차 뇌중추인 후신경구 (olfactory bulb)로 전달된다. 설치류에서는 후각수용체 (olfactory receptor) 유전자가 약 1,000 종 이상에 달하며, 사람의 경우에는 500-700 개 정도 알려져 있으나 이들중 75 %는 활성을 가지지 않으며 약 100-200 여종의 후각수용체만 작동하는 것으로 알려져 있다 [1].
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참고문헌 (22)

  1. S. Firestein, "How the olfactory system makes sense of scents." Nature 413.6852 211-218, 2001. 

  2. R.L. Doty, D.A. Deems, S. Stellar, "Olfactory dysfunction in parkinsonism: a general deficit unrelated to neurologic signs, disease stage, or disease duration." Neurology, 38(8):1237-44, 1988. 

  3. B. M. Pause, A, Miranda, R. Goder, J. B. Aldenhoff, R. Ferstl, "Reduced olfactory performance in patients with major depression.", Journal of psychiatric research, 35(5), 271-277, 2001 

  4. C. Ashwin, E. Chapman, J. Howells, D. Rhydderch, I.. Walker, S, Baron-Cohen, "Enhanced olfactory sensitivity in autism spectrum conditions.", Molecular autism, 5(1), 1, 2014. 

  5. H. G. Kim, et al. "WDR11, a WD protein that interacts with transcription factor EMX1, is mutated in idiopathic hypogonadotropic hypogonadism and Kallmann syndrome." The American Journal of Human Genetics 87.4, 465-479, 2010. 

  6. G. J. Lieschke, P. D. Currie, "Animal models of human disease: zebrafish swim into view", Nat Rev Genet. 8(5), 353-67, 2007. 

  7. S. E. Peter, P. Ekaterina, B. E. Thomas, M. A. Ann, N. Claes, A. P. Daniel, H. G. Fred, "Neurogenesis in the adult human hippocampus", Nature Medicine. 4, 1313-1317, 1998. 

  8. H. Y. Moon, et al. "Establishment of a transgenic zebrafish $EF1{\alpha}$ : Kaede for monitoring cell proliferation during regeneration." Fish & shellfish immunology 34.5 1390-1394, 2013. 

  9. M. M. Reimer, I. Sorensen, V. Kuscha, R. E. Frank, C . Liu, C. G. Becker, T. Becker, "Motor neuron regeneration in adult zebrafis", J Neurosci. 28(34):8510-6, 2008. 

  10. G. Yona, E. S. Tamar, R. Patricia, T. E. Jusuf, E. H. Thomas, N. C. Mai, D. C. Peter, "Fgf-Dependent Glial Cell Bridges Facilitate Spinal Cord Regeneration in Zebrafish", The Journal of Neuroscience, 32(22):7477-7492, 2012. 

  11. D. M. Baldisseri, J. W. Margolis, D. J. Weber, J. H. Koo, F. L. Margolis, "Olfactory Marker Protein (OMP) Exhibits a $\beta$ -Clam Fold in solution : Implication for Target Peptide Interaction and olfactory signal Transduction", J Mol Biol 319(3):823-37, 2002. 

  12. M. Westerfield, "The zebrafish book. A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio)." 4th ed., Univ. of Oregon Press, Eugene. 2000. 

  13. T. Yoshida, A. Ito, N. Matsuda, M. Mishina, "Regulation by protein kinase A switching of axonal pathfinding of zebrafish olfactory sensory neurons through the olfactory placode-olfactory bulb boundary", The journal of Neuroscience. 22(12) : 4964-4972, 2002. 

  14. T. Iqbal, C. Byrd-Jacobs, "Rapid degeneration and regeneration of the zebrafish olfactory epithelium after triton X-100 application." Chem Senses. 35(5):351-61, 2010. 

  15. J. K. Robert, D. S. Robert, Jr, C. Neil, "Further evaluation of an in vivo tetralogy screen", Teratogenesis, Carcinogenesis, and Mutagenesis 7:7-16, 1987. 

  16. Hee-Kyun Oh, Eun-Young Do, Hae-Ryoung Park, "Convergence Studies of NO Homeostasis in Cellular Signalling", Journal of digital Convergence, Vol. 13, No. 12, pp. 461-467, 2015. 

  17. Hae-Ryoung Park, Suk-Jin Hong, "Research on Natural Medicine for Wellness and Oral Health", Journal of digital Convergence, Vol. 13, No. 5, pp. 357-363, 2015. 

  18. Yun-Cheal Sueng, Kyu-Jin Chung, Kwang-jo Cheong, "Anti-asthmatic activities of Cypress oil in a mouse model of allergic asthma", Journal of the Korea Convergence Society, Vol. 13, No. 1, pp. 341-351, 2015. 

  19. Gi-Chul Yang, "Integration Scheme of Gene Information based on Anatomical Structure", Journal of digital Convergence , Vol. 13, No. 2, pp. 153-158, 2015. 

  20. Joo-Yeon Lee, Young-Sook, Moon, "Effects of Chronic Pain and Social support on Depression and Suicide in the Elderly", Journal of digital Convergence , Vol. 13, No. 10, pp. 445-458, 2015. 

  21. Jae-Il Han, Hyun-Ho Sung, Chang-Eun Park, "Study on Convergence Technique Using the Antimicrobial Resistance and Virulence Genes Analysis in Escherichia coli", Journal of the Korea Convergence Society, Vol. 6, No. 5, pp. 77-84, 2015. 

  22. Hong-Rynag Jung, Ki-Jeong Kim, Eun-Hee Mo, "A Study on the Radiation Exposure Dose of Brain Perfusion CT Examination a Phantom", Journal of the Korea Convergence Society, Vol. 6, No. 5, pp. 287-294, 2015. 

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