초록 ▼

연구의 목적 및 내용
1. 연구목적
- Ouabain을 이용한 조울병의 동물 모델 개발과 유효성 확립
- Na-K ATPase를 통한 뇌 세포 내 신호 전달 기전의 이해
- Na-K ATPase 기능 이상과 조울병 병리 및 치료기전과의 관련성 규명
- 조울병의 진단적 표지자 및 신약 개발을 위한 중심 기전 제시
2. 연구내용
- 조울증의 가설적 병리기전의 하나로써 Na-K ATPase dysfucntion에 기반하여 Na-K ATPase 길항제 ouabain을 이용한 동물모델의 유효성 확립 및

연구의 목적 및 내용
1. 연구목적
- Ouabain을 이용한 조울병의 동물 모델 개발과 유효성 확립
- Na-K ATPase를 통한 뇌 세포 내 신호 전달 기전의 이해
- Na-K ATPase 기능 이상과 조울병 병리 및 치료기전과의 관련성 규명
- 조울병의 진단적 표지자 및 신약 개발을 위한 중심 기전 제시
2. 연구내용
- 조울증의 가설적 병리기전의 하나로써 Na-K ATPase dysfucntion에 기반하여 Na-K ATPase 길항제 ouabain을 이용한 동물모델의 유효성 확립 및 행동 변화 관련 분자 기전 연구를 수행함. Ouabain 뇌실내 주입에 의한 급성, 만성 행동 변화를 분석하고, 관련기전으로써 MAMPK, Akt, calcium 신호전달계를 중심으로 단백질 합성 기전, 일중리듬조절 유전자, dopamine 관련 신호전달계 등을 분석함. 또한 antipsychotics, mood stabilizers, calcium channel blocker, PKC inhibitor 등의 ouabain에 의한 행동 및 신호전달계 미치는 영향을 분석함. 이를 통해 양극성장애 동물모델의 유효성 확립 및 관련 병리/치료기전을 분석함.
연구결과
- 뇌실내 ouabain 주입은 용량 의존적 급성 locomotor activity의 변화를 유발함. 이와 관련하여, 뇌내 ERK1/2 및 Akt 신호전달계의 유사한 양상의 활성화가 확인되었으며, 행동 변화와의 높은 상관성을 보임. 뇌실내 MEK inhibitor 및 PI3K inhibitor 처치는 ouabain에 의한 과잉행동을 억제하였으며, 특히 ERK1/2 신호전달계가 중심적인 역할을 함을 확인함.
- ERK1/2 활성화는 striatum 내의 dopamine 합성 효소인 tyrosine hydroxylase의 활성을 유발함. 이와 관련하여, dopamine blockade agents인 haloperidol 및 trifluoperazine이 ouabain에 의한 과잉행동을 억제함을 확인함.
- ERK1/2 및 Akt 활성화는 지속적 과잉행동과 동반되었으며, 이와 관련하여 mTOR, S6K, S6 등의 단백질 합성 신호전달계의 활성화 및 뇌내 단백질 합성률의 증가가 동반됨.
- Ouabain에 의한 과잉행동과 함께, PKC 활성화 및 CaMKII 비활성이 유발됨. Calcium channel blockers인 verapamila은 oaubain에 의한 과잉행동 억제와 함께, ERK1/2, PKC 활성감소, CaMKII 활성 회복을 유발함. 즉, calcium influx 증가의 관련 가능성을 확인함.
- Ouabain 단독 처치는 rat의 일중행동 리듬의 변화를 유발함. Dark period에서의 행동 감소와 light period에서의 행동 증가로 일중리듬에 따른 행동수준의 역전이 확인됨. 이와 관련하여 뇌내 생체시계 조절 유전자 발현 변화를 확인함.
- Ouabain 단독 처치는 1주일 후까지의 과잉행동을 유발함. 만성적인 과잉행동에 있어서 MAPK, PKC 활성 감소의 동반을 확인하였음.
- ERK1/2 및 PKC의 하위 전사인자로써 Egr1의 발현 변화를 분석한 결과, ouabain에 의한 증가와 antipsychoitcs, calcium channel blocker, mood stabilizers 등에 의해 공통적으로 그 발현이 조절됨을 확인하였음.
- 이를 통해 ouabain 동물모델에서의 조울증 유사 행동 조건 확립, 관련 신호전달계로써 ERK1/2, dopamine, calcium 신호계의 주요역할을 확인하였음. 또한 다양한 치료제의 행동 및 분자 수준에서의 변화에 대한 동시적 분석을 통해 동물모델의 유효성을 증진하였음.
연구결과의 활용계획
본 연구 수행으로 산출된 동물모델 연구 결과는 향후 새로운 약물 개발의 효능 검색 도구로 사용될 수 있음. 이를 통해 새로운 기분조절 관련 약물 개발에 실질적으로 활용될 수 있음. 조울증 유사행동 변화에서의 중심적 역할 분가기전 연구 결과 및 tamoxifen, verapamil등의 가설적 약물에 대한 동물모델을 이용한 직접적 효과 검증 결과는 향후 신약 개발의 새로운 타겟을 제공할 수 있음.

Abstract ▼

Purpose & contents
Purposes
- Construction of bipolar animal model using ouabain and confirmation of its validity
- Investigation of neuronal Na-K ATPase signaling mechanism
- Elucidation of Na-K ATPase signaling dysfunction in bipolar disorder
- Identification of critical target mole

Purpose & contents
Purposes
- Construction of bipolar animal model using ouabain and confirmation of its validity
- Investigation of neuronal Na-K ATPase signaling mechanism
- Elucidation of Na-K ATPase signaling dysfunction in bipolar disorder
- Identification of critical target molecule for development of new diagnostic markers or therapeutic agent
Contents
- Based on the possible involvement of Na-K ATPase dysfunctions in bipolar disorder (BD), animal model using ouabain, a selective Na-K ATPase inhibitor, has been introduced. This study was performed to validate the ouabain rat model for BD in aspects of face/constructive/predictive validity and to understand the molecular mechanisms underlying ouabain-induced behavioral changes. Signal pathways related to behaviors were investigated and the effects of various therapeutic agents, including antipsychotics, mood stabilizers, calcium channle blockers, and PKC inhibitor, in terms of behaviors and molecules were investigated.
Result
- ICV injection of ouabain induces dose-dependent hyperactivity of rats, which was accompnied with similar chanbges in ERK1/2 and Akt pathways. Pretreatment of PI3K or MEK inhibitors reduced the ouabain-induced hyperactivity. In particular, critical invovlement of ERK1/2 in oaubain-induced hyperactivity was found.
- Ouabain-induced ERK activation results in activation of tyrosine hydroxylase, and ouabain-induced hyperactivity was blocked by doapmine receptor blockes, such as haloperidol and trifluoperazine.
- Prolonged hyperactivity of rats induced by ouabain was accompanied with activation of protein translation initiation pathways and protein synthesis rate.
- Ouabain induced PKC activation and CaMKII inactivation, which was normalized with pretreatment of verapamil, a calcium channel blocker.
- ICV injection of ouabain induced reversal in the circadian behavior of rats related to light/dark cycle, which was accompanied with the changes in circadian gene expression.
- Single injection of ICV ouabain induces prolonged hyperactivity until 1 week, which was accompanied with inactivation of MAPK and Akt in contrast to the acute findings.
- Egr1, as a down-stream transcription factor of MAPK and PKC, was induced by ouabain administration, and various therpeutic agnets commonly inhibited Egr1 induction.
- These findings enhanced the validity of ouabain rat model and the understanding about the mechanisms of BD.
Expected Contribution
Ouabain rat model can be utilized as screening tool for the novel therapeutic agents development. Results related to signaling pathways could provide the novel target for the diagnostic and therapeutic aspects.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• Ⅰ. 연구계획 요약문 ... 3
• 1. 국문요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ... 4
• 1. 한글요약문 ... 4
• 2. SUMMARY ... 5
• Ⅲ. 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 16
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 39
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 42
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 42
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 43
• 8. 참고문헌 ... 43
• 9. 연구성과 ... 48
• 10. 기타사항 ... 51